連續變焦光學設計的案例
OCAD應用：連續變焦光學系統總體布局設計（二）
一、初始結構的繪制
1、目標在無限遠的連續變焦系統
目標在無限遠的連續變焦系統，也叫連續變倍系統。是指通過系統的各個活動組分的移動改變系統焦距，以實現系統放大倍率的系統。連續變倍的光學系統根據系統可移動的變焦組好補償組的數量不同，可分為三組元、四組元、五組元以及二組元等各種不同形式。先以三組元連續變焦系統為例介紹其指定設計方法。
三組元連續變焦系統在進行連續變焦光學系統設計之前，首先在“一般光學系統總體布局設計”的界面上做所需連續變焦光學系統基本結構的布局。布局時必須給定前固定組的焦距值，前固定組可以是一個單一組元，也可以為一組復合結構形式。對于其中變焦組、補償組以及后固定組的焦距值有待于下面求解，可以暫時賦予其焦距值為零，透鏡間隔可以隨意。如圖1所示。
圖1.連續變焦系統布局初步設計
如果前固定組是一個多組元組成的復合結構前固定組，還需在變焦組的“空氣間隔”右側的特性欄內利用下拉式菜單選擇“變焦變量“Z”，如圖。此外還必須指定光欄位置，一般都設置在后固定組位置，以便使用固定光欄，確保系統相對孔徑（F數）值穩定。
圖2.指定前固定組位置
在利用一般光學系統基本結構布局界面布局完畢，即可利用界面內“系統類型”，點擊默認為“一般光學系統”的下拉式菜單，其中顯示多種不同光學系統結構形式，選擇“連續變焦系統” 同時在右側顯示下拉菜單以便選擇變焦系統類型，其中包括三組元變焦、四組元變焦、雙組聯動變焦、線性雙組聯動變焦、五組元變焦以及二組元變焦等各種形式。此時現在需要的結構形式，比如三組元變焦。界面如下圖3所示。
圖3.連續變焦光學系統布局設計（1）
此外，界面上還會顯示連續變焦系統的可選方框。在此框內可以根據設計要求填寫變焦系統的變焦比、系統最小間距以及各組分間最小間隔距離等。
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一、 初始結構的繪制
1、目標在無限遠的連續變焦系統
目標在無限遠的連續變焦系統，也叫連續變倍系統。是指通過系統的各個活動組分的移動改變系統焦距，以實現系統放大倍率的系統。連續變倍的光學系統根據系統可移動的變焦組好補償組的數量不同，可分為三組元、四組元、五組元以及二組元等各種不同形式。先以三組元連續變焦系統為例介紹其指定設計方法。
三組元連續變焦系統在進行連續變焦光學系統設計之前，首先在“一般光學系統總體布局設計”的界面上做所需連續變焦光學系統基本結構的布局。布局時必須給定前固定組的焦距值，前固定組可以是一個單一組元，也可以為一組復合結構形式。對于其中變焦組、補償組以及后固定組的焦距值有待于下面求解，可以暫時賦予其焦距值為零，透鏡間隔可以隨意。如圖1所示。
圖1.連續變焦系統布局初步設計
如果前固定組是一個多組元組成的復合結構前固定組，還需在變焦組的“空氣間隔”右側的特性欄內利用下拉式菜單選擇“變焦變量“Z”，如圖。此外還必須指定光欄位置，一般都設置在后固定組位置，以便使用固定光欄，確保系統相對孔徑（F數）值穩定。
圖2.指定前固定組位置
在利用一般光學系統基本結構布局界面布局完畢，即可利用界面內“系統類型”，點擊默認為“一般光學系統”的下拉式菜單，其中顯示多種不同光學系統結構形式，選擇“連續變焦系統” 同時在右側顯示下拉菜單以便選擇變焦系統類型，其中包括三組元變焦、四組元變焦、雙組聯動變焦、線性雙組聯動變焦、五組元變焦以及二組元變焦等各種形式。此時現在需要的結構形式，比如三組元變焦。界面如下圖3所示。
展開 OCAD應用：連續變焦光學系統總體布局設計（一）
利用OCAD光學自動設計程序設計機械補償式連續變焦光學系統自動設計，在程序內有兩個途徑，一個是在其“光學系統總體布局設計”的菜單內，另一個可在“機械補償光學系統設計”菜單內完成。二者各有不同方式和功能進行處理。在“機械補償光學系統設計”菜單內進行設計比較簡潔方便，使用“光學系統總體布局設計”菜單進行設計，是從系統總體布局角度，可以把系統設計得比較完善，可以在變焦系統的基礎上添加其他光學元件，比如轉像棱鏡，或者添加目鏡系統完成整個望遠系統的全局設計。
圖1.光學系統總體布局設計之連續變焦系統設計
機械補償式連續變焦系統又可分為目標在無限遠處或有限距離的兩種形式，對于目標在無限遠處的系統主要是對系統焦距的變化，適應于望遠系統或照相系統的變焦設計；目標在有限距離的變焦系統主要是針對顯微系統，是對系統放大率的變化設計。系統放大率還可分為角放大率和線放大率兩種形式，設計時可以自由選擇。
圖2.機械補償變焦系統設計之連續變焦系統設計
以下按照兩種不同設計菜單介紹具體操作方法。
一、連續變焦光學系統總體布局設計
“光學系統總體布局設計”的菜單是一個多功能光學系統總體布局的設計菜單，具有對各種光學系統進行總體布局設計的功能菜單。可以設計布局簡單或復雜的光學系統，比如一般共軸光學系統，可利用各種棱鏡實現光軸折轉的系統，望遠光學系統等，還可以進行各種連續或斷續變焦系統進行總體布局設計；可以進行各種掃描光學系統做總體布局設計；可以進行多光軸復雜光學系統并行共存總體布局設計。最后實現系統初始結構建模設計，為后期光學系統成像質量優化提供初始平臺。以下重點介紹連續變焦光學系統的總體布局方法。機械補償式連續變焦系統的結構形式根據系統總體性能要求，連續變焦系統的結構都必須包括前固定組、變焦組、補償組以及后固定組幾個部分組成。
展開 OCAD應用：連續變焦光學系統總體布局設計（一）
利用OCAD光學自動設計程序設計機械補償式連續變焦光學系統自動設計，在程序內有兩個途徑，一個是在其“光學系統總體布局設計”的菜單內，另一個可在“機械補償光學系統設計”菜單內完成。二者各有不同方式和功能進行處理。在“機械補償光學系統設計”菜單內進行設計比較簡潔方便，使用“光學系統總體布局設計”菜單進行設計，是從系統總體布局角度，可以把系統設計得比較完善，可以在變焦系統的基礎上添加其他光學元件，比如轉像棱鏡，或者添加目鏡系統完成整個望遠系統的全局設計。
圖1.光學系統總體布局設計之連續變焦系統設計
機械補償式連續變焦系統又可分為目標在無限遠處或有限距離的兩種形式，對于目標在無限遠處的系統主要是對系統焦距的變化，適應于望遠系統或照相系統的變焦設計；目標在有限距離的變焦系統主要是針對顯微系統，是對系統放大率的變化設計。系統放大率還可分為角放大率和線放大率兩種形式，設計時可以自由選擇。
圖2.機械補償變焦系統設計之連續變焦系統設計
以下按照兩種不同設計菜單介紹具體操作方法。
一、 連續變焦光學系統總體布局設計
“光學系統總體布局設計”的菜單是一個多功能光學系統總體布局的設計菜單，具有對各種光學系統進行總體布局設計的功能菜單。可以設計布局簡單或復雜的光學系統，比如一般共軸光學系統，可利用各種棱鏡實現光軸折轉的系統，望遠光學系統等，還可以進行各種連續或斷續變焦系統進行總體布局設計；可以進行各種掃描光學系統做總體布局設計；可以進行多光軸復雜光學系統并行共存總體布局設計。最后實現系統初始結構建模設計，為后期光學系統成像質量優化提供初始平臺。以下重點介紹連續變焦光學系統的總體布局方法。
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OCAD應用：連續變焦光學系統總體布局設計（三）
一、目標在有限距離的顯微連續變焦系統
對于系統目標在有限遠的顯微系統，操作方式和前面相同。只是在建立初始數據時在參數表的物面距離上填寫系統物距值。
圖1.顯微系統連續變倍系統初始數據
然后發現界面上顯示的不是系統焦距值，而是初始放大率值以及變倍比、物面高度、像面高度、物方數值孔徑NA0、像方數值孔徑NA0以及系統最小焦距等內容。
圖2.顯微系統連續變倍系統數據填寫
此外，還有事系統物方高度和像方高度的兩種選擇，不過由于只有兩種選擇，只有點擊文字“物方高度”或“像方高度”即可真的轉換，如下圖3和圖4所示。
圖3.顯微系統物高的設計系統
圖4.顯微系統像高的設計系統
除此還由于系統是有物距的顯微系統，對系統入射光線應輸入系統數值孔徑值，這包括物方數值孔徑和像方數值孔徑兩種選擇。此時點擊“物方數值孔徑NA0”或“像方數值孔徑NA0”即可自動轉換，由于系統選用數值孔徑角度的數據，入瞳都在前表面，因此不許設置光欄位置。如下圖5和圖6所示。
圖5.顯微系統物方數值孔徑的設計系統
圖6.顯微系統像方數值孔徑的設計系統
為了顯示變焦系統的其他圖形及數據，通過工具條中“變焦”按鈕的子按鈕，如圖7-圖11所示，分別顯示系統運動曲線、變焦定格、凸輪曲線和像面位移曲線等。
圖7.顯微系統連續變焦的各種曲線圖
圖8.顯微系統連續變焦的動畫展示
圖9.顯微系統連續變焦的變焦定格
圖10.顯微系統連續變焦的凸輪曲線
圖11.顯微系統連續變焦的像面位移
展開 OCAD應用：連續變焦光學系統總體布局設計（三）
一、目標在有限距離的顯微連續變焦系統
對于系統目標在有限遠的顯微系統，操作方式和前面相同。只是在建立初始數據時在參數表的物面距離上填寫系統物距值。
圖1.顯微系統連續變倍系統初始數據
然后發現界面上顯示的不是系統焦距值，而是初始放大率值以及變倍比、物面高度、像面高度、物方數值孔徑NA0、像方數值孔徑NA0以及系統最小焦距等內容。
圖2.顯微系統連續變倍系統數據填寫
此外，還有事系統物方高度和像方高度的兩種選擇，不過由于只有兩種選擇，只有點擊文字“物方高度”或“像方高度”即可真的轉換，如下圖3和圖4所示。
圖3.顯微系統物高的設計系統
圖4.顯微系統像高的設計系統
除此還由于系統是有物距的顯微系統，對系統入射光線應輸入系統數值孔徑值，這包括物方數值孔徑和像方數值孔徑兩種選擇。此時點擊“物方數值孔徑NA0”或“像方數值孔徑NA0”即可自動轉換，由于系統選用數值孔徑角度的數據，入瞳都在前表面，因此不許設置光欄位置。如下圖5和圖6所示。
圖5.顯微系統物方數值孔徑的設計系統
圖6.顯微系統像方數值孔徑的設計系統
為了顯示變焦系統的其他圖形及數據，通過工具條中“變焦”按鈕的子按鈕，如圖7-圖11所示，分別顯示系統運動曲線、變焦定格、凸輪曲線和像面位移曲線等。
圖7.顯微系統連續變焦的各種曲線圖
圖8.顯微系統連續變焦的動畫展示
圖9.顯微系統連續變焦的變焦定格
圖10.顯微系統連續變焦的凸輪曲線
圖11.顯微系統連續變焦的像面位移
展開 OCAD應用：五組元連續變焦系統
利用工具條上“圖文”菜單隨時可以單獨顯示PW自動優化結果，得出系統實際像差平衡數據，最終完成五組元連續變焦系統的高斯光學設計。
圖5.PW自動優化結果
③ 機械補償式連續變焦光學系統的凸輪曲線
所謂機械補償式連續變焦光學系統就是利用兩個活動組分（俗稱變焦組和補償組）各自以不同函數的運動規律沿軸向移動改變光學系統各組分間表面間隔距離在改變系統焦距的同時保持像面位置穩定不變。在鏡頭機械結構時往往采用凸輪結構形式完成活動組分按要求運動。在設計凸輪機構時必須由光學設計給出凸輪運動曲線。凸輪曲線是在設計機械補償式連續變焦光學系統時，為保證系統像面位置穩定，用高斯光學理論計算變焦組和補償組的運動曲線。為此，在本設計時就自動計算出了系統凸輪曲線坐標值并繪出凸輪曲線如圖6，通過工具條上“圖文”菜單隨時可以顯示凸輪曲線的參數坐標值如圖7所示。
圖6.變焦光學系統凸輪曲線圖
圖7.變焦光學系統凸輪曲線參數表
④ 五組元連續變焦系統各組分對像面偏移及補償的關系
五組元連續變焦系統各組分對像面偏移及補償的關系如圖8所示。
圖8.各組分對象面偏移的貢獻示意圖
展開 OCAD應用：五組元連續變焦系統
利用工具條上“圖文”菜單隨時可以單獨顯示PW自動優化結果，得出系統實際像差平衡數據，最終完成五組元連續變焦系統的高斯光學設計。
圖5.PW自動優化結果
③機械補償式連續變焦光學系統的凸輪曲線
所謂機械補償式連續變焦光學系統就是利用兩個活動組分（俗稱變焦組和補償組）各自以不同函數的運動規律沿軸向移動改變光學系統各組分間表面間隔距離在改變系統焦距的同時保持像面位置穩定不變。在鏡頭機械結構時往往采用凸輪結構形式完成活動組分按要求運動。在設計凸輪機構時必須由光學設計給出凸輪運動曲線。凸輪曲線是在設計機械補償式連續變焦光學系統時，為保證系統像面位置穩定，用高斯光學理論計算變焦組和補償組的運動曲線。為此，在本設計時就自動計算出了系統凸輪曲線坐標值并繪出凸輪曲線如圖6，通過工具條上“圖文”菜單隨時可以顯示凸輪曲線的參數坐標值如圖7所示。
圖6.變焦光學系統凸輪曲線圖
圖7.變焦光學系統凸輪曲線參數表
④五組元連續變焦系統各組分對像面偏移及補償的關系
五組元連續變焦系統各組分對像面偏移及補償的關系如圖8所示。
圖8.各組分對象面偏移的貢獻示意圖
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 OCAD應用：四組元連續變焦系統
圖4.填寫初級像差系數
參加優化設計的初級像差項目可選，選擇時使用工具條上插入和刪除按鈕進行操作。以上數據輸入完畢，按動工具條上確定按鈕，計算立即完成，并顯示在下面文本框內，如圖5。利用工具條上“圖文”菜單隨時可以單獨顯示PW自動優化結果，得出系統實際像差平衡數據，最終完成四組元連續變焦系統的高斯光學設計。
圖5.PW自動優化結果
③ 四組元系統的凸輪曲線
所謂機械補償式連續變焦光學系統就是利用兩個活動組分（俗稱變焦組和補償組）各自以不同函數的運動規律沿軸向移動改變光學系統各組分間表面間隔距離在改變系統焦距的同時保持像面位置穩定不變。在鏡頭機械結構時往往采用凸輪結構形式完成活動組分按要求運動。在設計凸輪機構時必須由光學設計給出凸輪運動曲線。凸輪曲線是在設計機械補償式連續變焦光學系統時，為保證系統像面位置穩定，用高斯光學理論計算變焦組和補償組的運動曲線。為此，在本設計時就自動計算出了系統凸輪曲線坐標值并繪出凸輪曲線如圖6，通過工具條上“圖文”菜單隨時可以顯示凸輪曲線的參數坐標值如圖7所示。
圖6.變焦光學系統凸輪曲線圖
圖7.變焦光學系統凸輪曲線參數表
如果系統目標在有限距離內，可以在界面上方下拉式文本框內選擇“有限距離”，然后填寫目標距離，再按“確定”按鈕，就會顯示指定目標距離的光路示意圖。為了更明顯顯示系統示意圖，再按右上方“選擇按鈕”，會顯示示意圖如圖8右圖。
圖8.目標在有限距離系統光路結構示意圖
④ 各組元系統各組分對像面偏移及補償的關系
四組元連續變焦系統各組分對像面偏移及補償的關系如圖9所示。
圖9.各組分對象面偏移的貢獻示意圖
展開 OCAD應用：四組元連續變焦系統
圖4.填寫初級像差系數
參加優化設計的初級像差項目可選，選擇時使用工具條上插入和刪除按鈕進行操作。以上數據輸入完畢，按動工具條上確定按鈕，計算立即完成，并顯示在下面文本框內，如圖5。利用工具條上“圖文”菜單隨時可以單獨顯示PW自動優化結果，得出系統實際像差平衡數據，最終完成四組元連續變焦系統的高斯光學設計。
圖5.PW自動優化結果
③ 四組元系統的凸輪曲線
所謂機械補償式連續變焦光學系統就是利用兩個活動組分（俗稱變焦組和補償組）各自以不同函數的運動規律沿軸向移動改變光學系統各組分間表面間隔距離在改變系統焦距的同時保持像面位置穩定不變。在鏡頭機械結構時往往采用凸輪結構形式完成活動組分按要求運動。在設計凸輪機構時必須由光學設計給出凸輪運動曲線。凸輪曲線是在設計機械補償式連續變焦光學系統時，為保證系統像面位置穩定，用高斯光學理論計算變焦組和補償組的運動曲線。為此，在本設計時就自動計算出了系統凸輪曲線坐標值并繪出凸輪曲線如圖6，通過工具條上“圖文”菜單隨時可以顯示凸輪曲線的參數坐標值如圖7所示。
圖6.變焦光學系統凸輪曲線圖
圖7.變焦光學系統凸輪曲線參數表
如果系統目標在有限距離內，可以在界面上方下拉式文本框內選擇“有限距離”，然后填寫目標距離，再按“確定”按鈕，就會顯示指定目標距離的光路示意圖。為了更明顯顯示系統示意圖，再按右上方“選擇按鈕”，會顯示示意圖如圖8右圖。
圖8.目標在有限距離系統光路結構示意圖
④ 各組元系統各組分對像面偏移及補償的關系
四組元連續變焦系統各組分對像面偏移及補償的關系如圖9所示。
圖9.各組分對象面偏移的貢獻示意圖
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OCAD:五組元連續變焦系統
利用工具條上“圖文”菜單隨時可以單獨顯示PW自動優化結果，得出系統實際像差平衡數據，最終完成五組元連續變焦系統的高斯光學設計。
圖5.PW自動優化結果
（3）機械補償式連續變焦光學系統的凸輪曲線
所謂機械補償式連續變焦光學系統就是利用兩個活動組分（俗稱變焦組和補償組）各自以不同函數的運動規律沿軸向移動改變光學系統各組分間表面間隔距離在改變系統焦距的同時保持像面位置穩定不變。在鏡頭機械結構時往往采用凸輪結構形式完成活動組分按要求運動。在設計凸輪機構時必須由光學設計給出凸輪運動曲線。凸輪曲線是在設計機械補償式連續變焦光學系統時，為保證系統像面位置穩定，用高斯光學理論計算變焦組和補償組的運動曲線。為此，在本設計時就自動計算出了系統凸輪曲線坐標值并繪出凸輪曲線如圖6，通過工具條上“圖文”菜單隨時可以顯示凸輪曲線的參數坐標值如圖7所示。
圖6.變焦光學系統凸輪曲線圖
圖7.變焦光學系統凸輪曲線參數表
（4）五組元連續變焦系統各組分對像面偏移及補償的關系
五組元連續變焦系統各組分對像面偏移及補償的關系如圖8所示。
圖8.各組分對象面偏移的貢獻示意圖
展開 OCAD應用：五組元連續變焦系統
參加優化設計的初級像差項目可選，選擇時使用工具條上插入和刪除按鈕進行操作。以上數據輸入完畢，按動工具條上確定按鈕，計算立即完成，并顯示在下面文本框內，如圖5。利用工具條上“圖文”菜單隨時可以單獨顯示PW自動優化結果，得出系統實際像差平衡數據，最終完成五組元連續變焦系統的高斯光學設計。
圖5.PW自動優化結果
③機械補償式連續變焦光學系統的凸輪曲線
所謂機械補償式連續變焦光學系統就是利用兩個活動組分（俗稱變焦組和補償組）各自以不同函數的運動規律沿軸向移動改變光學系統各組分間表面間隔距離在改變系統焦距的同時保持像面位置穩定不變。在鏡頭機械結構時往往采用凸輪結構形式完成活動組分按要求運動。在設計凸輪機構時必須由光學設計給出凸輪運動曲線。凸輪曲線是在設計機械補償式連續變焦光學系統時，為保證系統像面位置穩定，用高斯光學理論計算變焦組和補償組的運動曲線。為此，在本設計時就自動計算出了系統凸輪曲線坐標值并繪出凸輪曲線如圖6，通過工具條上“圖文”菜單隨時可以顯示凸輪曲線的參數坐標值如圖7所示。
圖6.變焦光學系統凸輪曲線圖
圖7.變焦光學系統凸輪曲線參數表
④五組元連續變焦系統各組分對像面偏移及補償的關系
五組元連續變焦系統各組分對像面偏移及補償的關系如圖8所示。
圖8.各組分對象面偏移的貢獻示意圖
展開 SYNOPSYS 光學設計軟件課程三十八：從零開始設計變焦鏡頭
SYNOPSYS 光學設計軟件課程三十八：從零開始設計變焦鏡頭
在某個周五的中午。 你的老板跑了進來：“客戶希望在星期一早上8點前收到8倍變焦鏡頭”。 你從未設計過變焦鏡頭。 你的工作不知如何開始？他給你一份設計清單，然后就出去了。 現在怎么辦？
如果您有一個設計變焦鏡頭的任務， 您可以訪問專利數據庫并嘗試找到類似的鏡頭。 這可能需要很長的時間。
但是，如果您選擇SYNOPSYS?光學設計軟件。 你有一位很好的助手來幫助你快速的完成這項工作。以下是你需要做的。
1.啟動程序。
2.在命令窗口中輸入HELP ZSEARCH。 打開10.7.3節。
3.閱讀整章。但如果您已經知道如何在SYNOPSYS上執行其他任務，那么您就能很好的完成工作。
4.設置您對ZSEARCH的輸入。 鏡頭F / 3.5，半視場角為14度，GIHT為5毫米。
以下是你的MACro：（L38M1）
LOG ! to keep track of things later
PROJ ! to see how long this run took
CORE 16 ! on our 8-core hyperthreaded PC, it runs 8 times faster
ZSEARCH 3 QUIET ! save results in library location 3
SYSTEM ID ZSEARCH TEST
OBB 0 14 2.85 ! infinite object, 14 degrees semi field, 2.85 mm semi aperture.
!
展開 OCAD應用：四組元連續變焦系統
圖4.填寫初級像差系數
參加優化設計的初級像差項目可選，選擇時使用工具條上插入和刪除按鈕進行操作。以上數據輸入完畢，按動工具條上確定按鈕，計算立即完成，并顯示在下面文本框內，如圖5。利用工具條上“圖文”菜單隨時可以單獨顯示PW自動優化結果，得出系統實際像差平衡數據，最終完成四組元連續變焦系統的高斯光學設計。
圖5.PW自動優化結果
③ 四組元系統的凸輪曲線
所謂機械補償式連續變焦光學系統就是利用兩個活動組分（俗稱變焦組和補償組）各自以不同函數的運動規律沿軸向移動改變光學系統各組分間表面間隔距離在改變系統焦距的同時保持像面位置穩定不變。在鏡頭機械結構時往往采用凸輪結構形式完成活動組分按要求運動。在設計凸輪機構時必須由光學設計給出凸輪運動曲線。凸輪曲線是在設計機械補償式連續變焦光學系統時，為保證系統像面位置穩定，用高斯光學理論計算變焦組和補償組的運動曲線。為此，在本設計時就自動計算出了系統凸輪曲線坐標值并繪出凸輪曲線如圖6，通過工具條上“圖文”菜單隨時可以顯示凸輪曲線的參數坐標值如圖7所示。
圖6.變焦光學系統凸輪曲線圖
圖7.變焦光學系統凸輪曲線參數表
如果系統目標在有限距離內，可以在界面上方下拉式文本框內選擇“有限距離”，然后填寫目標距離，再按“確定”按鈕，就會顯示指定目標距離的光路示意圖。為了更明顯顯示系統示意圖，再按右上方“選擇按鈕”，會顯示示意圖如圖8右圖。
圖8.目標在有限距離系統光路結構示意圖
④ 各組元系統各組分對像面偏移及補償的關系
四組元連續變焦系統各組分對像面偏移及補償的關系如圖9所示。
圖9.各組分對象面偏移的貢獻示意圖
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