打入式斷續(xù)變焦系統(tǒng)還分為一次性打入式斷續(xù)變焦系統(tǒng)和多重轉(zhuǎn)換式斷續(xù)變焦系統(tǒng)兩種。一次性打入式斷續(xù)變焦系統(tǒng)只有打入或打出兩個(gè)變焦倍率。多重轉(zhuǎn)換式斷續(xù)變焦系統(tǒng)可以通過多組可打入組分輪番打入（打出）獲得多個(gè)變焦倍率。

1. 一次性打入式斷續(xù)變焦系統(tǒng)設(shè)計(jì)

打入（出）型斷續(xù)變焦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，在不需要連續(xù)變焦時(shí)一般采用這種結(jié)構(gòu)形式。在活動(dòng)組打出時(shí)使用固定組，系統(tǒng)焦點(diǎn)位置穩(wěn)定，瞄準(zhǔn)精度高。打入（出）型變焦系統(tǒng)的活動(dòng)組可以在前，相當(dāng)于一個(gè)望遠(yuǎn)系統(tǒng)，便于設(shè)計(jì)，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸長(zhǎng)。另一種是活動(dòng)組在后，位于會(huì)聚光路中，設(shè)計(jì)時(shí)要確保像面位置不變，對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)精度要求高。

為了保證系統(tǒng)像面位置不變，活動(dòng)組都由兩個(gè)組分組成，其中一個(gè)是負(fù)組分，另一個(gè)為正組分構(gòu)成。在變焦過程中，整個(gè)活動(dòng)組一起打入（出）以改變系統(tǒng)焦距。一般情況下，整個(gè)活動(dòng)組固聯(lián)在一起運(yùn)動(dòng)，但有時(shí)出于結(jié)構(gòu)的需要，比如中間插入有反射棱鏡，活動(dòng)組的兩部分分別在反射棱鏡的一前一后排列也可以。

A) 會(huì)聚光路中打入型變焦系統(tǒng)設(shè)計(jì)

打入式斷續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)的固定組就是一般定焦系統(tǒng)的物鏡，需要獨(dú)立矯正像差。活動(dòng)組一般由正負(fù)兩組透鏡組成。在變焦過程中一般遵循系統(tǒng)相對(duì)孔徑不變?cè)瓌t。在分配活動(dòng)組兩組透鏡的焦距時(shí)有兩種求解方法，一種是根據(jù)前活動(dòng)組位置及后組位置先求出光線M1M2，很容易得到兩組份焦距值；

圖1.會(huì)聚光路中打入式工作原理圖（一）

另一方法保持兩組之間光線平行光軸，有了前組距離求得光線投射高度M1，M2=M1，這兩組的焦距也不難求解，計(jì)算方法簡(jiǎn)單。

圖2.會(huì)聚光路中打入式工作原理圖（二）

打入式斷續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)界面如下圖所示。圖中上半部分是物鏡的基本部分，也是相對(duì)小視場(chǎng)，下半部分是可以在系統(tǒng)內(nèi)打入打出的一個(gè)活動(dòng)部分。打入后系統(tǒng)像面位置及像面大小應(yīng)該保持不變用以擴(kuò)大物方視場(chǎng)范圍。

圖3.會(huì)聚光路中打入式自動(dòng)設(shè)計(jì)程序界面

設(shè)計(jì)時(shí)在界面上填寫相關(guān)設(shè)計(jì)要求以及各組元之間主面間隔，程序會(huì)自動(dòng)求解打入部分各組元焦距值以及其他外形尺寸數(shù)據(jù)，繪制結(jié)構(gòu)示意圖。圖中上半部分是打入前的原物鏡結(jié)構(gòu)，下半部分為打入后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。接著執(zhí)行“下一步”程序顯示系統(tǒng)各組元焦距值、通光孔徑以及各組元間主面間隔數(shù)據(jù)。

圖4.會(huì)聚光路中打入式自動(dòng)設(shè)計(jì)程序界面

繼續(xù)點(diǎn)擊“下一步”，就可以進(jìn)入系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)自動(dòng)設(shè)計(jì)階段。此時(shí)可以利用設(shè)計(jì)窗口內(nèi)下部表格內(nèi)的“選擇”欄內(nèi)選擇設(shè)計(jì)哪一組鏡頭。選擇后界面自動(dòng)出現(xiàn)“透鏡單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”窗口進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)完畢在表格內(nèi)點(diǎn)擊“保存”，將會(huì)自動(dòng)完成該組設(shè)計(jì)。

圖5.會(huì)聚光路中打入式自動(dòng)設(shè)計(jì)程序界面

按以上方法依次操作即可完成所有組元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。完成之后，再按“下一步”，可以完成整個(gè)系統(tǒng)的初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

圖6.會(huì)聚光路中打入式自動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖

系統(tǒng)的初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下。

圖7.會(huì)聚光路中打入式自動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)

B) 平行光路中打入型變焦系統(tǒng)設(shè)計(jì)

正如上面所說，有些光學(xué)系統(tǒng)出于結(jié)構(gòu)需要，可能在物鏡后面塞得很滿沒有空間安排打入式變焦活動(dòng)組，此時(shí)可以在物鏡（變焦固定組）前安排活動(dòng)組。前置的變焦活動(dòng)組應(yīng)該是一個(gè)望遠(yuǎn)系統(tǒng)，也分為前后兩個(gè)單元。根據(jù)變焦倍率以及兩組分間的空氣間隔，兩組分的焦距分配關(guān)系如下。式中 f1及 f2分別表示前后兩組焦距值，m為變焦倍率，d為兩組分間間隔。

以上間隔均由程序自動(dòng)完成。在OCAD設(shè)計(jì)窗口內(nèi)有“會(huì)聚光路內(nèi)打入”和“平行光路內(nèi)打入”的兩種選擇。在選擇“平行光路內(nèi)打入”后，設(shè)計(jì)界面如圖所示。界面內(nèi)也有是否單組打入和兩組分間隔打入的選擇。和以往一樣操作方法即可自動(dòng)設(shè)計(jì)出所要求的初始結(jié)構(gòu)參數(shù)。設(shè)計(jì)出帶反射棱鏡的和不帶反射棱鏡的設(shè)計(jì)結(jié)果光學(xué)系統(tǒng)示意圖如下圖所示。

圖8.平行光路中單變焦組打入式自動(dòng)設(shè)計(jì)界面

圖9.平行光路中單變焦組打入式自動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)果結(jié)構(gòu)示意圖

2. 多重轉(zhuǎn)換式斷續(xù)變焦系統(tǒng)設(shè)計(jì)

多組轉(zhuǎn)換型變焦系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多檔斷續(xù)變焦。設(shè)計(jì)時(shí)同時(shí)設(shè)計(jì)多重可打入活動(dòng)組，在打入時(shí)隨意轉(zhuǎn)換。多組轉(zhuǎn)換型的活動(dòng)組可以放置在會(huì)聚光路中也可以在平行光路中。選擇在平行光路中，可利用活動(dòng)組的無焦性來回倒置獲得放大縮小兩種不同變焦效果。

圖10.多組轉(zhuǎn)換型變焦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

圖11.多組轉(zhuǎn)換型變焦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)展開示意圖