變焦鏡頭的案例
SYNOPSYS 光學設計軟件課程三十八：從零開始設計變焦鏡頭
我們點擊每個 zoom 右邊的按鈕來檢查我們 5 個變焦鏡頭的像質......
變焦鏡頭變焦時，鏡片不會發生重疊，并且沒有羽化邊緣。ZSEARCH 添加到 MACro 的 AZA 監視器會自動處理這些問題。
CAM OPT
這是一個有五個變焦位置的良好變焦鏡頭。變焦時候會發生什么？我們必須找出答案。鏡頭很可能在某處得不到很好的修正，我們將不得不添加更多的變焦鏡片組。首先，我們需要一個凸輪曲線，它可以讓我們在兩個點之間插入定義的變焦鏡頭。輸入 CAM OPT 程序找到變焦鏡頭數據的冪級數展開的最佳指數，該鏡頭數據在定義的變焦鏡頭之間平滑地插值。但是曲線只在五個定義的變焦處產生一個對焦圖像，因為它還沒有接收到其他的設置。
要查看此信息，請運行鏡頭滑塊（單擊 ZoomBar? 底部的按鈕）。您會看到圖像在幾個地方離焦。我們需要更多的變焦組。鍵入 CAM 10 SET。
我們定義 10 個變焦組，我們的 MACro 將自動改變并控制它們（這就是為什么我們改為 ZGROUP 的原因：現在我們不必在新的變焦組中聲明光線的定義。）
制作一個新的檢查點，然后再次運行 MACro 并模擬退火。（請務必先注釋掉 AEI 命令行。）變焦組 1 看起來大致相同。
CAM 15 SET
再次運行 CAM OPT，然后運行鏡頭滑塊。除了在變焦 10之前，焦點突然改變，結果看起來不錯。我們需要更多的變焦組。請鍵入 CAM 15 SET
并重新優化。然后再次運行 CAM OPT。程序將再次找到所有變焦參數的最佳擬合多項式并展開，用于在運行變焦滑塊時生成中間位置。通常，這可以在范圍內進行平滑變焦。
展開 變焦投影鏡頭設計 | SYNOPSYS 光學設計軟件第71課
概論
成像鏡頭包括定焦鏡頭和變焦鏡頭，我們在日常生活中使用的光學系統大多是可以變焦的，比如手機鏡頭、專業相機的鏡頭、顯微鏡等。
成像鏡頭在很多實際應用中通常也要求具備變焦的能力，如 CCTV 監控鏡頭，紅外探測鏡頭，攝影鏡頭，雙筒望遠鏡等等，鏡頭具備變焦的能力便可以應用于多種環境條件，放大縮小或局部特寫，這是一個定焦鏡頭所無法完成的。
所謂變焦，即鏡頭的焦距在一定范圍可調節，通過改變焦距從而改變系統視場大小，達到不同距離不同范圍景物的成像。我們通常所說的變焦鏡頭一般指攝像鏡頭，即在不改變拍攝距離的情況下通過改變焦距來改變拍攝范圍，因此非常利于畫面構圖。
由于一個系統的焦距在某一范圍可變，相當于由無數多個定焦系統組成的，在設計變焦鏡頭時也是使用類似定焦鏡頭的分析優化方法。
設計要求
設計好的一組鏡頭如果變化鏡片與鏡片之間的空氣厚度，鏡頭的焦距會隨之變化，通常來說一個系統的接收面尺寸大小是固定不變的(像面：CCD 或COMS 或其它探測面)，在基礎光學理論中像面大小、視場和焦距三者有如下關系：
I=f×tan(θ) I = f × tan(\theta) I=f×tan(θ)
I為像高，f為焦距，θ為視場角度。
這個關系也很容易理解，一個三角形即可。
變焦鏡頭的變焦倍數為長焦距和短焦距比值，也稱為“倍率”。理論定義下，在變焦過程中鏡頭的相對孔徑保持不變，但對于實際的高變倍比系統，由于外形尺寸不希望過大或二級光譜校正等問題，通常在變焦時采取相對孔徑（即F/#） 也跟隨變化的方案。
展開 SYNOPSYS 光學設計軟件課程三十八：從零開始設計變焦鏡頭
這是一個非常好的鏡頭。
是時候檢查一下了。 我們點擊每個Zoombar 右邊的按鈕來檢查我們5個變焦鏡頭的圖像質量......
變焦鏡頭變焦時，鏡片不會發生重疊，并且沒有羽狀邊緣。 ZSEARCH添加到MACro的AZA監視器會自動處理這些問題。
CAM OPT
這是一個有五個變焦位置的好變焦鏡頭。 變焦時候會發生什么？ 我們必須找出答案。 鏡頭很可能在某處得不到很好的修正，我們將不得不添加更多的變焦鏡片組。 首先，我們需要一個凸輪曲線，它可以讓我們在兩個點之間插入定義的變焦鏡頭。 輸入 CAM OPT 程序找到變焦鏡頭數據的冪級數展開的最佳指數，該鏡頭數據在定義的變焦鏡頭之間平滑地插值。 但是曲線只在五個定義的變焦處產生一個對焦圖像，因為它還沒有接收到其他的設置。
要查看此信息，請運行鏡頭滑塊（單擊ZoomBar?底部的按鈕 ）。你會看到圖像在幾個地方離焦。 我們需要更多的變焦組。 鍵入 CAM 10 SET。
我們定義10個變焦組，我們的MACro將自動改變并控制它們。 （這就是為什么我們改為ZGROUP的原因：現在我們不必在新的變焦組中聲明光線的定義。）
制作一個新的檢查點，然后再次運行MACro并模擬退火。 （請務必先注釋掉AEI命令行。）變焦組1看起來大致相同。
CAM 15 SET
再次運行CAM OPT，然后運行鏡頭滑塊。 除了在變焦10之前，焦點突然改變，結果看起來不錯。我們需要更多的變焦組。 請鍵入CAM 15 SET
并重新優化。 然后再次運行CAM OPT。 程序將再次找到所有變焦參數的最佳擬合多項式并展開，用于在運行變焦滑塊時生成中間位置。 通常，這可以在范圍內進行平滑變焦。 我們可以通過設置三次多項式來獲得更好的結果。
打開WS并單擊ZFILE按鈕 。這會將變焦鏡頭加載到編輯窗格中。
展開 每天一例 | Zsearch優化案例之從零開始設計變焦鏡頭
最快的優化算法
SYNOPSYS?光學設計軟件
ZSEARCH
ZSEARCH程序將搜索鏡頭空間，以找到一個有潛力的初始結構。指定光學系統規 格和所需的變焦結構。然后執行以下步驟:
1. 它構造了一系列候選鏡頭，初始尺寸根據二進制搜索方案或隨機分配，取決于 用戶輸入。這些被定義為ZFILE變焦鏡頭，其中物體坐標根據用戶輸入在變焦之 間變化，并且變焦運動最初都為零。鏡頭至少由三組組成，不超過10組，每組包 含一定數量的鏡片。其中一些組被聲明為變焦組。物體的規格是通過創建變焦組 1和最終變焦組之間的物體來確定的，可以是線性的，也可以是通過一個逆二次 公式確定的。
2. 該程序構造了一個PANT文件，它改變所有面的曲率的半徑、除了最后一個之外 的所有面的厚度，并且改變(如果系統不單波長，并且是可見光)每個鏡片上的 GLM變量。它還可以改變所有變焦組的變焦位置。
3.它跟蹤上邊緣和下邊緣射線，以檢查射線故障，這是常見的。如果找到了，它 將使用像差誤差和前面定義的變量提交一個快速優化。這通常是能夠收斂光線， 然后追跡光線。如果沒有，則在多次嘗試之后跳過該案例。
4. 它使用監視器設置AEC、ACC、AZA和ACA構造一個AANT文件。這些控制邊緣和中 心的厚度，使鏡頭是合理的，并監測變焦鏡片是否重疊和避免折光射接近臨界角。然后在輸入的視場點上添加一組默認光線。(默認值為HBAR = 0 ，0.75和1.0。) 如果系統不是單波長，它還糾正長波長和短波長的光線(從CORDER輸入)。如果默 認波長是(CDF)，這些顏色將是波長1和波長3。
展開 
VirtualLab Unity應用：變焦鏡頭
案例說明
變焦鏡頭廣泛應用于攝影、攝像以及機器視覺等領域，憑借其可變焦距設計，實現了視場范圍的靈活切換與成像尺寸的自由調節，兼具結構緊湊、成像清晰和操作便捷等優點。在本案例中，將通過設計一個典型的連續變焦鏡頭光學系統，演示在 VLU 中的光學設計流程，包括初始結構建立、像差分析、評價函數定義，優化以及結果展示。
VirtualLab Unity應用：變焦鏡頭
應用場景
變焦鏡頭廣泛應用于攝影、攝像以及機器視覺等領域，憑借其可變焦距設計，實現了視場范圍的靈活切換與成像尺寸的自由調節，兼具結構緊湊、成像清晰和操作便捷等優點。在本案例中，將通過設計一個典型的連續變焦鏡頭光學系統，演示在 VLU 中的光學設計流程，包括初始結構建立、像差分析、評價函數定義，優化以及結果展示。
案例說明
設計結果
設計結果如下，像質，系統規格、額外系統限制以及加工要求均滿足預期設計目標。
優化后系統的3D光線追跡視圖
初始系統生成
評價函數定義
根據系統規格、額外系統限制以及像質與加工要求，定義了各種與之對應的評價函數。
優化
通過采用LM算法優化后，滿足了像質要求 1、系統規格 2-3、額外系統限制1-2以及加工要求 1-3。
通過采用LM算法優化后，滿足了像質要求 1、系統規格 2-3、額外系統限制1-2以及加工要求 1-3，此外系統規格1在初始系統生成時已滿足。
展開 SYNOPSYS 光學設計軟件課程四十七：一個30倍的變焦鏡頭
wx_fmt=gif"></p><p><br></p><p><strong>課程四十七：一個30倍的變焦鏡頭</strong></p><p>第 38課展示了如何設計8X 變焦鏡頭。現在我們做一個復雜的設計，以30X 變焦為目標，來設計一款變焦鏡頭。</p><p>設計要求如下：</p><p>1. 變焦30倍</p><p>2. 半視場角14°</p><p>3. 最后一面的半孔徑為3mm</p><p>4. 使用11個鏡片</p><p>5. 四組鏡片，其中兩組是用來變焦</p><p>6. 像高5mm</p><p>7. 后焦距20mm</p><p>8. 總長600mm</p><p>9. 物距從無窮遠到5m 范圍內對焦清晰</p><p><br></p><p>ZSEARCH 輸入如下:</p><p><br></p><p><br></p><pre class="ql-syntax" spellcheck="false">LOG ! 以便日后追跡
ON 98
TIME ! 來看看這次運行花了多長時間
CORE 14
ZSEARCH 3 QUIET ! 將結果保存在鏡頭庫位置3
SYSTEM
ID ZSEARCH TEST
OBB 0 14 3 ! 無限遠物距，14度半視場，2.85毫米半孔徑
UNI MM
WAVL CDF
END
GOALS
ZOOMS 7
GROUPS 2 3 4 2 ! 鏡頭有四組，共11個元件
ZGROUP 0 Z Z 0 ! 而第2組和第3組將可移動
ZFOCUS 5000 4 90 5 !
展開 SYNOPSYS 光學設計 第47課： 一個30倍的變焦鏡頭
我們只糾正了7個變焦位置，在完成設計之前，可能還需要更多的變焦位置，但是前期選擇少量的變焦位置做參考，會使ZSEARCH運行得更快。
打開工作表并將APS命令更改為APS -19。這將產生一個真實的光瞳。
運行ZSEARCH產生的宏。
現在讓我們增加變焦組的數量。輸入以下命令：
CAM 15 SET
運行變焦滑塊，會顯示在變焦范圍內設計得到了很好的糾正，但是在中間的位置會出現離焦。我們預設置為7個變焦位置。讓我們看看變焦組是如何分布的。輸入以下命令：
CAM 100
在這張圖的左端數據變化最快，所以在這一區域，需要分配更多的變焦位置，來控制像差和焦點。輸入以下命令：
CAM 100 APERT
現在這個圖與前面的圖片比例不再相同。我們可以看到左邊的變焦位置比右邊的變焦位置靠得更近。命令如下
ZSPACE NONLIN 1.7
在ZSEARC文件中，更大的非線性值會將它們分布的更廣泛一些；而小于1.0的值會將它們聚集在圖片的左邊區域，這是我們不希望看到的情況。
現在鏡頭已經定義了15個變焦組，同樣聚集在凸輪曲線的左邊，因為鏡頭還沒有被校正。變焦運動是從原來的凸輪曲線插值而來的，只有7個變焦組是準確的。
展開 培訓招生 |《 SYNOPSYS 成像設計》內容升級，帶你一次掌握 SYNOPSYS 光學設計！
以下是該培訓的大綱介紹：
培訓大綱
第一天
? 光學和光學系統介紹
? 光學基礎知識
? 像差理論在當今光學設計中的作用
? 光學像差的產生原因與影響
? 不同類型光學像差的校正
? 光線追跡與近軸光學
? 幾何光學與物理光學
? 光學設計的目的和整體流程
? 光學設計指標的明確
? SYNOPSYS軟件界面介紹
? 鏡頭的建模和優化
? 五片式透鏡的設計和優化
第二天
? SYNOPSYS初始結構搜索指令詳解
? 從零開始設計五片式透鏡
? 光學成像質量分析
? MTF與空間頻率
? 對比度和分辨率
? SYNOPSYS中MTF的優化
? FFB反射式自由曲面系統設計
? HUD汽車抬頭顯示系統設計
? 紅外輻射基礎理論
? 紅外材料的選擇
? SYNOPSYS紅外鏡頭初始結構自動搜索
? 玻璃搜索優化功能
? SYNOPSYS無熱化分析
? 變焦鏡頭介紹
? ZSEARCH 變焦鏡頭初始結構搜索
? 8倍和45倍變焦鏡頭設計實例
? 變焦鏡頭凸輪曲線
第三天
? 光學膜層的定義、設計和優化
? SYNOPSYS鬼像分析和優化
? 紅外冷反射分析
? 特殊面型的介紹和實例
? SYNOPSYS設計和優化實例：
非球面手機鏡頭
投影物鏡
無焦目鏡
DOE 光束整形器
光柵光譜儀
廣角車載鏡頭
車載激光雷達物鏡
紫外光刻物鏡
復眼勻光照明系統
日夜共焦的變焦鏡頭
VR pancake鏡頭設計
? 光學鏡頭的公差分析簡介
? SYNOPSYS公差分析
? 公差參數和變量設置
? 公差分析結果詳解
? 產生鏡頭表面公差敏感的原因
展開 線下培訓 | 《 SYNOPSYS 成像設計》武漢站正在招生中
Day2 : SYNOPSYS 成像設計
SYNOPSYS 初始結構搜索指令詳解；
從零開始設計五片式透鏡；
光學成像質量分析；
MTF與空間頻率；
對比度和分辨率；
SYNOPSYS 中 MTF 的優化；
FFB 反射式自由曲面系統設計；
HUD 汽車抬頭顯示系統設計；
紅外輻射基礎理論；
紅外材料的選擇；
SYNOPSYS 紅外鏡頭初始結構自動搜索；
玻璃搜索優化功能；
SYNOPSYS 無熱化分析；
變焦鏡頭介紹；
ZSEARCH 變焦鏡頭初始結構搜索；
8倍和45倍變焦鏡頭設計實例；
變焦鏡頭凸輪曲線。
展開 SYNOPSYS 光學設計軟件---實際鏡頭開發
SYNOPSYS 實際鏡頭開發
概述
(更多精彩技術案例，請關注“武漢墨光”微信公眾號)
? APS設置光闌
?,ZFILE變焦鏡頭
? STRAIN計算
? 分裂透鏡
? AED刪除元件
設置工作目錄
選擇Dbook工作
第一次優化
? 點擊Open MACro按鈕 ,打開C19M1.MAC
? 點擊Open，點擊Run按鈕
再次優化
? 運行DSEARCH_OPT.MAC，點擊Run按鈕 ? 點擊按鈕 ，模擬退火(50, 2, 5)
設置光闌在表面9
APS意思是光闌在表面9，正數表示近軸光線光瞳求解，負數表示實際光線光瞳求解
? 在Command Window中輸入如下命令
? CHG
? APS -9
? E
? 再次運行DSEARCH_OPT.MAC并模擬退火
ZFILE變焦鏡頭
在Command Window中輸入AEE，在打開的新編輯器中輸入以下命令，點擊Run按鈕
點擊右上角數字2
變焦鏡頭
點擊Open MACro按鈕 ，打開C19M2.MAC
點擊Open，點擊Run按鈕
點擊按鈕 ，模擬退火(50, 2, 50)
STRAIN計算
STRAIN P,Strain定義為該元件的三階和五階像差的平方和
分裂透鏡
STORE 1,WS,點擊Split Double按鈕 點擊表面7和表面8之間，分開元件
,點擊表面7和表面8之間，分開元件
更改表面9
在WorkSheet中選中表面9,添加命令9 GLM，點擊Update按鈕,點擊Checkpoint按鈕 ，關閉WorkSheet,執行C19M1.MAC并模擬退火(50, 2, 50)
AEI插入元件
在Command Window中輸入GET 1,在C19M2.MAC的PANT
展開 
線上培訓 |《 SYNOPSYS? 成像設計 》正在招生中
以下是該培訓的大綱介紹：
課程大綱
第一天
· 光學和光學系統
· 光學基礎知識
· 三階像差、高級像差
· SYNOPSYS 界面介紹
· 單透鏡的建模和優化
· 從零開始設計五片式透鏡
· 光學成像質量分析
· 用非球面設計反射式望遠鏡
· 邊緣形狀的定義
· ZEMAX 導入和導出
· SYNOPSYS 設計實例：投影物鏡
第二天
· SYNOPSYS 初始結構搜索指令詳解
· FFB 自由曲面系統設計
· HUD 設計
· 紅外復消色差鏡頭的設計
· 玻璃庫的定義
· 鬼像分析
· 紅外夜視系統冷反射分析
· 無熱化分析
· 變焦鏡頭介紹
· ZSEARCH 變焦鏡頭初始結構搜索
· 8倍和45倍變焦鏡頭設計實例
· 變焦鏡頭凸輪曲線
· 膜層的定義、設計和優化
第三天
· SYNOPSYS 優化指令詳解
· 特殊面型的介紹和實例
· SYNOPSYS 設計和優化實例：
· 非球面手機鏡頭
· 廣角車載鏡頭
· DOE 光束整形器
· 光柵光譜儀
· 公差分析簡介
· TOL公差分析
· BTOL公差分析
· 公差敏感度優化
· 自動對模板工具
· 楔形誤差自動優化
培訓詳情
? 授課說明：
? 本課程為線上直播培訓；
? 培訓內容練習指導，講師答疑；
? 培訓結束后支持錄播回放；
? 為保證課程質量，課程均采用小班制教學模式；
? 報名贈送原價800元《 LENS DESIGN 》英文原版書籍一本。
? 主辦單位：武漢墨光科技有限公司
? 主講人員：武漢墨光資深光學設計工程師
? 收費標準：3600元/人（三人同行享受八折優惠，不與墨光其他優惠同時使用）。
展開 SYNOPSYS 實際鏡頭開發
概述
? APS設置光闌
?,ZFILE變焦鏡頭
? STRAIN計算
? 分裂透鏡
? AED刪除元件
設置工作目錄
選擇Dbook工作
第一次優化
? 點擊Open MACro按鈕 ,打開C19M1.MAC
? 點擊Open，點擊Run按鈕
再次優化
? 運行DSEARCH_OPT.MAC，點擊Run按鈕 ? 點擊按鈕 ，模擬退火(50, 2, 5)
設置光闌在表面9
APS意思是光闌在表面9，正數表示近軸光線光瞳求解，負數表示實際光線光瞳求解
? 在Command Window中輸入如下命令
? CHG
? APS -9
? E
? 再次運行DSEARCH_OPT.MAC并模擬退火
ZFILE變焦鏡頭
在Command Window中輸入AEE，在打開的新編輯器中輸入以下命令，點擊Run按鈕
點擊右上角數字2
變焦鏡頭
點擊Open MACro按鈕 ，打開C19M2.MAC
點擊Open，點擊Run按鈕
點擊按鈕 ，模擬退火(50, 2, 50)
STRAIN計算
STRAIN P,Strain定義為該元件的三階和五階像差的平方和
分裂透鏡
STORE 1,WS,點擊Split Double按鈕 點擊表面7和表面8之間，分開元件
,點擊表面7和表面8之間，分開元件
更改表面9
在WorkSheet中選中表面9,添加命令9 GLM，點擊Update按鈕,點擊Checkpoint按鈕 ，關閉WorkSheet,執行C19M1.MAC并模擬退火(50, 2, 50)
AEI插入元件
在Command Window中輸入GET 1,在C19M2
展開 《 SYNOPSYS 光學設計》課程內容升級，線上培訓招生中！
以下是該培訓的大綱介紹：
課程大綱
第一天：SYNOPSYS 光學設計課程 1
光學和光學系統
光學基礎知識
三階像差、高級像差
SYNOPSYS 界面介紹
單透鏡的建模和優化
從零開始設計五片式透鏡
光學成像質量分析
用非球面設計反射式望遠鏡
邊緣形狀的定義
ZEMAX 導入和導出
SYNOPSYS 設計實例：投影物鏡
第二天：SYNOPSYS 光學設計課程 2
SYNOPSYS 初始結構搜索指令詳解
FFB 自由曲面系統設計
HUD 設計
紅外復消色差鏡頭的設計
玻璃庫的定義
鬼像分析
紅外夜視系統冷反射分析
無熱化分析
變焦鏡頭介紹
ZSEARCH 變焦鏡頭初始結構搜索
8倍和45倍變焦鏡頭設計實例
變焦鏡頭凸輪曲線
膜層的定義、設計和優化
第三天：SYNOPSYS 光學設計課程 3
SYNOPSYS 優化指令詳解
特殊面型的介紹和實例
SYNOPSYS 設計和優化實例：
非球面手機鏡頭
廣角車載鏡頭
DOE 光束整形器
光柵光譜儀
公差分析簡介
TOL 公差分析
BTOL 公差分析
蒙特卡洛分析
公差敏感度優化
自動對模板工具
楔形誤差自動優化
培訓詳情
授課說明：
本課程為線上直播培訓；
培訓內容練習指導，講師答疑；
培訓結束后支持錄播回放；
為保證課程質量，課程均采用小班制教學模式；
報名贈送原價800元《 LENS
展開 SYNOPSYS 光學設計軟件課程十七：實際鏡頭的自動設計
課程十七：實際鏡頭的自動設計
在第15課中，我們用 DSEARCH 開發了一個七片透鏡的鏡頭，然后將設計變成變焦鏡頭，這樣我們就可以校正兩個不同的物體共軛點。我們發現我們需要在 AEI 中新增一個透鏡來提高性能。這項工作是單調乏味的，但我們時刻需要知道，我們的目標是什么。
由于 DSEARCH 不了解變焦鏡頭，我們得到的是一個非常好的定焦鏡頭 - 然后我們增加了新的要求，以便在更短的距離內進行對焦。所以從 DSEARCH 設計出的鏡頭沒有被選中。這始終是一個選擇的過程。也許他們不一定是最好的初始結構。
如果搜索例程可以監視兩個不同共軛點的性能，那不是很好嗎？然后設計出來的鏡頭性能還不錯。到目前為止，我們對 ZSEARCH 還沒有具體介紹，它與 DSEARCH 類似，不過它適用于變焦鏡頭。讓我們通過使用 ZSEARCH 的輸入來練習這個內容。（此時您應該在 UM 中查看 ZSEARCH ，以便更好地使用。）
展開 