連續(xù)變焦技術(shù)
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-05
連續(xù)變焦技術(shù)的實例教程
此時在設(shè)計窗體內(nèi)給出了全部設(shè)計結(jié)果，其中包括系統(tǒng)各組分的焦距分配、通光孔徑、組分間隔、對各組分的PW值要求以及變焦組的總移動范圍等。根據(jù)這些數(shù)據(jù)不難利用本程序薄透鏡設(shè)計方法求出三組元連續(xù)變焦系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)參數(shù)。
利用工具條上“圖文”菜單隨時可以單獨顯示PW自動優(yōu)化結(jié)果，得出系統(tǒng)實際像差平衡數(shù)據(jù)，最終完成五組元連續(xù)變焦系統(tǒng)的高斯光學(xué)設(shè)計。
圖5.PW自動優(yōu)化結(jié)果
③ 機械補償式連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)的凸輪曲線
所謂機械補償式連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)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(shù)的運動規(guī)律沿軸向移動改變光學(xué)系統(tǒng)各組分間表面間隔距離在改變系統(tǒng)焦距的同時保持像面位置穩(wěn)定不變。在鏡頭機械結(jié)構(gòu)時往往采用凸輪結(jié)構(gòu)形式完成活動組分按要求運動。在設(shè)計凸輪機構(gòu)時必須由光學(xué)設(shè)計給出凸輪運動曲線。凸輪曲線是在設(shè)計機械補償式連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)時，為保證系統(tǒng)像面位置穩(wěn)定，用高斯光學(xué)理論計算變焦組和補償組的運動曲線。為此，在本設(shè)計時就自動計算出了系統(tǒng)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(shù)坐標值如圖7所示。
圖6.變焦光學(xué)系統(tǒng)凸輪曲線圖
圖7.變焦光學(xué)系統(tǒng)凸輪曲線參數(shù)表
④ 五組元連續(xù)變焦系統(tǒng)各組分對像面偏移及補償?shù)年P(guān)系
五組元連續(xù)變焦系統(tǒng)各組分對像面偏移及補償?shù)年P(guān)系如圖8所示。
圖8.各組分對象面偏移的貢獻示意圖
展開 利用工具條上“圖文”菜單隨時可以單獨顯示PW自動優(yōu)化結(jié)果，得出系統(tǒng)實際像差平衡數(shù)據(jù)，最終完成五組元連續(xù)變焦系統(tǒng)的高斯光學(xué)設(shè)計。
圖5.PW自動優(yōu)化結(jié)果
③機械補償式連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)的凸輪曲線
所謂機械補償式連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)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(shù)的運動規(guī)律沿軸向移動改變光學(xué)系統(tǒng)各組分間表面間隔距離在改變系統(tǒng)焦距的同時保持像面位置穩(wěn)定不變。在鏡頭機械結(jié)構(gòu)時往往采用凸輪結(jié)構(gòu)形式完成活動組分按要求運動。在設(shè)計凸輪機構(gòu)時必須由光學(xué)設(shè)計給出凸輪運動曲線。凸輪曲線是在設(shè)計機械補償式連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)時，為保證系統(tǒng)像面位置穩(wěn)定，用高斯光學(xué)理論計算變焦組和補償組的運動曲線。為此，在本設(shè)計時就自動計算出了系統(tǒng)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(shù)坐標值如圖7所示。
圖6.變焦光學(xué)系統(tǒng)凸輪曲線圖
圖7.變焦光學(xué)系統(tǒng)凸輪曲線參數(shù)表
④五組元連續(xù)變焦系統(tǒng)各組分對像面偏移及補償?shù)年P(guān)系
五組元連續(xù)變焦系統(tǒng)各組分對像面偏移及補償?shù)年P(guān)系如圖8所示。
圖8.各組分對象面偏移的貢獻示意圖
展開 二組元連續(xù)變焦系統(tǒng)實質(zhì)上是對三組元變焦補償形式的簡化。他利用后面的變焦組的軸向移動產(chǎn)生系統(tǒng)變焦比，由于變焦系統(tǒng)運動產(chǎn)生的相面位移量有前組位移補償。該形式變焦系統(tǒng)的前組不是固定組，為此對此類系統(tǒng)還要在前方設(shè)置一塊保護玻璃使系統(tǒng)密封。二組元連續(xù)變焦系統(tǒng)多用于變焦比較小的系統(tǒng)。
二組元連續(xù)變焦系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式如圖1，其計算結(jié)果及凸輪曲線分別如圖2及圖3。
圖1.二組元變焦系統(tǒng)高斯計算窗體
圖2.二組元系統(tǒng)自動優(yōu)化結(jié)果
圖3. 二組元系統(tǒng)凸輪曲線
變焦光學(xué)系統(tǒng)各組元初始結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計
有了系統(tǒng)外形尺寸分配及各組元PW值要求后，可利用本程序膠合透鏡自動設(shè)計功能對系統(tǒng)各組元進行初始結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計求解。求解時有兩個方法選擇。
① 簡單系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)設(shè)計
對于一般的光學(xué)系統(tǒng)，各組元結(jié)構(gòu)比較簡單，或只使用單透鏡、雙膠合透鏡以及單透鏡與膠合透鏡的組合就可滿足要求。這是就在“機械補償變焦系統(tǒng)設(shè)計”的界面內(nèi)，OCAD就可以自動利用程序中“單透鏡及膠合透鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計”的功能依次自動設(shè)計完成。這是需要在當前窗體內(nèi)繼續(xù)點擊“下一步”，就會出現(xiàn)如下界面。
圖4.初始結(jié)構(gòu)設(shè)計界面
界面內(nèi)顯示剛計算出來的系統(tǒng)外形尺寸以及對各組元PW值要求等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)就是對各組元進行初始結(jié)構(gòu)設(shè)計的依據(jù)。界面內(nèi)表格內(nèi)后兩項顯示“選擇”和“保存”，可以通過“選擇”欄選擇相應(yīng)組元進行該組元的初始結(jié)構(gòu)設(shè)計。經(jīng)選擇后。界面立即出現(xiàn)“膠合透鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計”窗口，并自動填入該組元焦距、孔徑等參數(shù)。然后根據(jù)具體情況選擇單透鏡和膠合透鏡組合結(jié)構(gòu)，并根據(jù)對組元PW要求選擇玻璃材料求出表面半徑等一系列初始結(jié)構(gòu)參數(shù)值。
展開 五組元連續(xù)變焦系統(tǒng)實際上是在三組元系統(tǒng)是基礎(chǔ)上發(fā)展起來的兩個三組元連續(xù)變焦系統(tǒng)的疊加。前后兩個三組元參數(shù)分配一樣，兩個變焦組和連個補償組分別固聯(lián)在一起，按統(tǒng)一規(guī)律運動。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也比較簡單。由于是兩個系統(tǒng)的疊加，因此其變焦范圍可以按平方關(guān)系擴大而不影響補償曲線的過度彎曲。但畢竟復(fù)雜了變焦組結(jié)構(gòu)，對系統(tǒng)像差平衡有一定緩和作用。本軟件包根據(jù)這些設(shè)計方法進行全面初始結(jié)構(gòu)設(shè)計。從系統(tǒng)外形尺寸自動計算到初級像差系數(shù)的自動平衡，甚至可以從自動選玻璃到解出各組分表面半徑。
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二組元連續(xù)變焦系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式如圖1，其計算結(jié)果及凸輪曲線分別如圖2及圖3。
二組元連續(xù)變焦系統(tǒng)實質(zhì)上是對三組元變焦補償形式的簡化。他利用后面的變焦組的軸向移動產(chǎn)生系統(tǒng)變焦比，由于變焦系統(tǒng)運動產(chǎn)生的相面位移量有前組位移補償。該形式變焦系統(tǒng)的前組不是固定組，為此對此類系統(tǒng)還要在前方設(shè)置一塊保護玻璃使系統(tǒng)密封。二組元連續(xù)變焦系統(tǒng)多用于變焦比較小的系統(tǒng)。
打開“機械補償變焦系統(tǒng)設(shè)計”命令是默認的就是三組元連續(xù)變焦系統(tǒng)設(shè)計如圖1。
在選擇“設(shè)計”菜單中的“變焦系統(tǒng)高斯計算”后，會出現(xiàn)一個如圖1的小窗體。窗體中央顯示了四組元二移動連續(xù)變焦系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)式意圖，下面表格給出系統(tǒng)的特征數(shù)據(jù)列表，左上方有下拉式文本框選擇設(shè)計計算以前固定組還是以后固定組為基礎(chǔ)。根據(jù)前固定組求解是已知前固定組焦距值出發(fā)計算系統(tǒng)外形尺寸數(shù)據(jù)，反之是從后固定組焦距值出發(fā)計算系統(tǒng)外形尺寸數(shù)據(jù)。按表中內(nèi)容填寫完畢，四組元連續(xù)變焦系統(tǒng)的外形尺寸計算工作立即自動完成
四組元連續(xù)變焦系統(tǒng)是在三組元連續(xù)變焦系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了一個變焦組分擔(dān)系統(tǒng)像面位移，由兩個變焦組一個補償組，再加一個前固定組和后固定組組成。兩個變焦組可以接連在一起，第二個變焦組固定不動，也可稱為中固定組，雖然不動，也起著變焦組的功能。后面是補償組。系統(tǒng)前固定組、前變焦組、中固定組、補償組以及后固定組的光焦度正負相間排列。此類變焦系統(tǒng)實際是一種四組元兩組移動的結(jié)構(gòu)形式。由于四組元連續(xù)變焦系統(tǒng)有兩個變焦組
五組元連續(xù)變焦系統(tǒng)實際上是在三組元系統(tǒng)是基礎(chǔ)上發(fā)展起來的兩個三組元連續(xù)變焦系統(tǒng)的疊加。前后兩個三組元參數(shù)分配一樣，兩個變焦組和連個補償組分別固聯(lián)在一起，按統(tǒng)一規(guī)律運動。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也比較簡單。由于是兩個系統(tǒng)的疊加，因此其變焦范圍可以按平方關(guān)系擴大而不影響補償曲線的過度彎曲。但畢竟復(fù)雜了變焦組結(jié)構(gòu)，對系統(tǒng)像差平衡有一定緩和作用。本軟件包根據(jù)這些設(shè)計方法進行全面初始結(jié)構(gòu)設(shè)計。從系統(tǒng)外形尺寸自動計算到初級像差系數(shù)的自動平衡
五組元連續(xù)變焦系統(tǒng)實際上是在三組元系統(tǒng)是基礎(chǔ)上發(fā)展起來的兩個三組元連續(xù)變焦系統(tǒng)的疊加。前后兩個三組元參數(shù)分配一樣，兩個變焦組和連個補償組分別固聯(lián)在一起，按統(tǒng)一規(guī)律運動。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也比較簡單。由于是兩個系統(tǒng)的疊加，因此其變焦范圍可以按平方關(guān)系擴大而不影響補償曲線的過度彎曲。但畢竟復(fù)雜了變焦組結(jié)構(gòu)，對系統(tǒng)像差平衡有一定緩和作用。本軟件包根據(jù)這些設(shè)計方法進行全面初始結(jié)構(gòu)設(shè)計。從系統(tǒng)外形尺寸自動計算到初級像差系數(shù)的自動平衡
雙組聯(lián)動補償式連續(xù)變焦系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)設(shè)計方法和三組元連續(xù)變焦系統(tǒng)設(shè)計方法類似，他是在三組元變焦系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對變焦組分割后擴展起來的。變焦組的分割有兩種方法，一是把變焦組分割為兩塊分別置于補償組兩則，但在變焦過程運動時還要把兩塊變焦組固聯(lián)在一起，所以叫雙組聯(lián)動型這種結(jié)構(gòu)形式系統(tǒng)中共有四個組分，所以被稱作四組元連續(xù)變焦系統(tǒng)。
?雙組聯(lián)動補償式連續(xù)變焦系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)設(shè)計方法和三組元連續(xù)變焦系統(tǒng)設(shè)計方法類似，他是在三組元變焦系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對變焦組分割后擴展起來的。變焦組的分割有兩種方法，一是把變焦組分割為兩塊分別置于補償組兩則，但在變焦過程運動時還要把兩塊變焦組固聯(lián)在一起，所以叫雙組聯(lián)動型這種結(jié)構(gòu)形式系統(tǒng)中共有四個組分，所以被稱作四組元連續(xù)變焦系統(tǒng)。
圖1.雙組聯(lián)動系統(tǒng)高斯計算窗體
圖2.雙組聯(lián)動系統(tǒng)
線性雙組聯(lián)動型變焦結(jié)構(gòu)形式是對一般雙組聯(lián)動型變焦結(jié)構(gòu)的簡化。由于雙組聯(lián)動型補償曲線比較緩和且前后對稱，因此在低變倍比時曲線接近直線，此時把補償曲線做線性化處理，可是變焦曲線和補償組曲線均為直線，可以完全省去系統(tǒng)凸輪結(jié)構(gòu)，類似于光學(xué)補償運動形式。
線性雙組聯(lián)動型變焦結(jié)構(gòu)形式是對一般雙組聯(lián)動型變焦結(jié)構(gòu)的簡化。由于雙組聯(lián)動型補償曲線比較緩和且前后對稱，因此在低變倍比時曲線接近直線，此時把補償曲線做線性化處理，可是變焦曲線和補償組曲線均為直線，可以完全省去系統(tǒng)凸輪結(jié)構(gòu)，類似于光學(xué)補償運動形式。
圖1.線性雙組聯(lián)動系統(tǒng)高斯計算窗體
由于補償曲線的線性化直接帶來系統(tǒng)遺留線面位移，和光學(xué)補償一樣，只要像面位移量控制在系統(tǒng)焦深或系統(tǒng)軸向像差允差范圍內(nèi)
