連續(xù)變焦技術的案例
OCAD:三組元連續(xù)變焦系統(tǒng)
此時在設計窗體內給出了全部設計結果，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計方法求出三組元連續(xù)變焦系統(tǒng)初始結構參數(shù)。
OCAD應用：五組元連續(xù)變焦系統(tǒng)
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)的高斯光學設計。
圖5.PW自動優(yōu)化結果
③ 機械補償式連續(xù)變焦光學系統(tǒng)的凸輪曲線
所謂機械補償式連續(xù)變焦光學系統(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(xù)變焦光學系統(tǒng)時，為保證系統(tǒng)像面位置穩(wěn)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(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.變焦光學系統(tǒng)凸輪曲線圖
圖7.變焦光學系統(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(xù)變焦系統(tǒng)
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)的高斯光學設計。
圖5.PW自動優(yōu)化結果
③機械補償式連續(xù)變焦光學系統(tǒng)的凸輪曲線
所謂機械補償式連續(xù)變焦光學系統(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(xù)變焦光學系統(tǒng)時，為保證系統(tǒng)像面位置穩(wěn)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(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.變焦光學系統(tǒng)凸輪曲線圖
圖7.變焦光學系統(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：二組元連續(xù)變焦系統(tǒng)
二組元連續(xù)變焦系統(tǒng)實質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生系統(tǒng)變焦比，由于變焦系統(tǒng)運動產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)的結構形式如圖1，其計算結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)化結果
圖3. 二組元系統(tǒng)凸輪曲線
變焦光學系統(tǒng)各組元初始結結構設計
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計功能對系統(tǒng)各組元進行初始結構參數(shù)設計求解。求解時有兩個方法選擇。
① 簡單系統(tǒng)初始結構設計
對于一般的光學系統(tǒng)，各組元結構比較簡單，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)設計”的界面內，OCAD就可以自動利用程序中“單透鏡及膠合透鏡結構設計”的功能依次自動設計完成。這是需要在當前窗體內繼續(xù)點擊“下一步”，就會出現(xiàn)如下界面。
圖4.初始結構設計界面
界面內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構設計的依據(jù)。界面內表格內后兩項顯示“選擇”和“保存”，可以通過“選擇”欄選擇相應組元進行該組元的初始結構設計。經選擇后。界面立即出現(xiàn)“膠合透鏡結構設計”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構，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構參數(shù)值。
展開 
OCAD應用：五組元連續(xù)變焦系統(tǒng)
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)結構也比較簡單。由于是兩個系統(tǒng)的疊加，因此其變焦范圍可以按平方關系擴大而不影響補償曲線的過度彎曲。但畢竟復雜了變焦組結構，對系統(tǒng)像差平衡有一定緩和作用。本軟件包根據(jù)這些設計方法進行全面初始結構設計。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。
OCAD應用：四組元連續(xù)變焦系統(tǒng)
四組元連續(xù)變焦系統(tǒng)是在三組元連續(xù)變焦系統(tǒng)的基礎上增加了一個變焦組分擔系統(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構形式。由于四組元連續(xù)變焦系統(tǒng)有兩個變焦組，可以減輕補償組的負擔，減緩補償組凸輪曲線的陡度趨于平滑，可以進一步提高系統(tǒng)變焦比。
如果第二變焦組也可以沿軸向運動，補償組位于兩變焦組之間，是四組元三組移動形式的機械補償式連續(xù)變焦系統(tǒng)。該結構形式往往把兩個變焦組固聯(lián)在一起，稱為四組分雙組聯(lián)動式變焦系統(tǒng)。
① 外形尺寸自動計算
在選擇“設計”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)的結構式意圖，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計計算以前固定組還是以后固定組為基礎。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。此時如果選擇工具條上“圖文”按鈕就會顯示系統(tǒng)外形尺寸計算結構數(shù)據(jù)，如圖2。
圖1.變焦系統(tǒng)高斯計算窗體
圖2.外形尺寸計算數(shù)據(jù)
對于四組元連續(xù)變焦系統(tǒng)，由于變焦組的分離，不存在換根以及物象交換原則的選擇。運動曲線只有線性運動與非線性運動的選擇。
如果選擇工具條上“動畫”按鈕還可以顯示系統(tǒng)變焦運動的動畫效果。如圖3。
圖3.變焦系統(tǒng)變焦運動動畫
② 初級像差系數(shù)自動平衡
完成外形尺寸計算后就可以接著進行系統(tǒng)初級像差的平衡優(yōu)化設計。
展開 OCAD應用：四組元連續(xù)變焦系統(tǒng)
四組元連續(xù)變焦系統(tǒng)是在三組元連續(xù)變焦系統(tǒng)的基礎上增加了一個變焦組分擔系統(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構形式。由于四組元連續(xù)變焦系統(tǒng)有兩個變焦組，可以減輕補償組的負擔，減緩補償組凸輪曲線的陡度趨于平滑，可以進一步提高系統(tǒng)變焦比。
如果第二變焦組也可以沿軸向運動，補償組位于兩變焦組之間，是四組元三組移動形式的機械補償式連續(xù)變焦系統(tǒng)。該結構形式往往把兩個變焦組固聯(lián)在一起，稱為四組分雙組聯(lián)動式變焦系統(tǒng)。
① 外形尺寸自動計算
在選擇“設計”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)的結構式意圖，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計計算以前固定組還是以后固定組為基礎。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。此時如果選擇工具條上“圖文”按鈕就會顯示系統(tǒng)外形尺寸計算結構數(shù)據(jù)，如圖2。
圖1.變焦系統(tǒng)高斯計算窗體
圖2.外形尺寸計算數(shù)據(jù)
對于四組元連續(xù)變焦系統(tǒng)，由于變焦組的分離，不存在換根以及物象交換原則的選擇。運動曲線只有線性運動與非線性運動的選擇。
如果選擇工具條上“動畫”按鈕還可以顯示系統(tǒng)變焦運動的動畫效果。如圖3。
圖3.變焦系統(tǒng)變焦運動動畫
② 初級像差系數(shù)自動平衡
完成外形尺寸計算后就可以接著進行系統(tǒng)初級像差的平衡優(yōu)化設計。
展開 OCAD應用：雙組聯(lián)動補償式連續(xù)變焦系統(tǒng)
?雙組聯(lián)動補償式連續(xù)變焦系統(tǒng)初始結構設計方法和三組元連續(xù)變焦系統(tǒng)設計方法類似，他是在三組元變焦系統(tǒng)的基礎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)動型這種結構形式系統(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)PW自動優(yōu)化結果
在設計雙組聯(lián)動型連續(xù)變焦系統(tǒng)時只要在如圖3-146的界面上選擇“雙組聯(lián)動型變焦”即可。選擇后的界面如圖1所示。參數(shù)填寫方式也與前類似。其中“d2最小間隔”是指個變焦組和補償組之間間隔，“d3最小間隔”是指個變焦組或補償組與后固定組之間間隔。在填寫完以上數(shù)據(jù)之后，即可獲取最后計算結果如圖2所示。
雙組聯(lián)動補償式連續(xù)變焦系統(tǒng)的凸輪曲線如圖3所示。
圖3.雙組聯(lián)動變焦系統(tǒng)凸輪曲線
圖4.雙組聯(lián)動變焦像偏貢獻曲線
此外為了了解雙組聯(lián)動型變焦像面偏離及補償原理，還可以利用菜單條上“像偏”菜單分別觀察各組元在變焦過程中對像偏及補償?shù)呢暙I曲線，如圖4。圖中左側為各組元產生像面偏移的獨立貢獻，右側圖為各組元依次對想偏移綜合累計補償效果。
從以上所列圖表即可容易分析各種不同結構補償方式的補償原理以及各自特點供設計參考選擇。
展開 OCAD:五組元連續(xù)變焦系統(tǒng)
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)的高斯光學設計。
圖5.PW自動優(yōu)化結果
（3）機械補償式連續(xù)變焦光學系統(tǒng)的凸輪曲線
所謂機械補償式連續(xù)變焦光學系統(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(xù)變焦光學系統(tǒng)時，為保證系統(tǒng)像面位置穩(wěn)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(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.變焦光學系統(tǒng)凸輪曲線圖
圖7.變焦光學系統(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:二組元連續(xù)變焦系統(tǒng)
二組元連續(xù)變焦系統(tǒng)實質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生系統(tǒng)變焦比，由于變焦系統(tǒng)運動產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)的結構形式如圖1，其計算結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)化結果
圖3.二組元系統(tǒng)凸輪曲線
變焦光學系統(tǒng)各組元初始結結構設計
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計功能對系統(tǒng)各組元進行初始結構參數(shù)設計求解。求解時有兩個方法選擇。
（1）簡單系統(tǒng)初始結構設計
對于一般的光學系統(tǒng)，各組元結構比較簡單，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)設計”的界面內，OCAD就可以自動利用程序中“單透鏡及膠合透鏡結構設計”的功能依次自動設計完成。這是需要在當前窗體內繼續(xù)點擊“下一步”，就會出現(xiàn)如下界面。
圖4.初始結構設計界面
界面內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構設計的依據(jù)。界面內表格內后兩項顯示“選擇”和“保存”，可以通過“選擇”欄選擇相應組元進行該組元的初始結構設計。經選擇后。界面立即出現(xiàn)“膠合透鏡結構設計”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構，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構參數(shù)值。
圖5.初始結構設計界面
求出組元結構參數(shù)后同時在主界面的光學系統(tǒng)結構數(shù)據(jù)表內顯示對應數(shù)據(jù)。
展開 OCAD:四組元連續(xù)變焦系統(tǒng)
四組元連續(xù)變焦系統(tǒng)是在三組元連續(xù)變焦系統(tǒng)的基礎上增加了一個變焦組分擔系統(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構形式。由于四組元連續(xù)變焦系統(tǒng)有兩個變焦組，可以減輕補償組的負擔，減緩補償組凸輪曲線的陡度趨于平滑，可以進一步提高系統(tǒng)變焦比。
如果第二變焦組也可以沿軸向運動，補償組位于兩變焦組之間，是四組元三組移動形式的機械補償式連續(xù)變焦系統(tǒng)。該結構形式往往把兩個變焦組固聯(lián)在一起，稱為四組分雙組聯(lián)動式變焦系統(tǒng)。
（1）外形尺寸自動計算
在選擇“設計”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)的結構式意圖，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計計算以前固定組還是以后固定組為基礎。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。此時如果選擇工具條上“圖文”按鈕就會顯示系統(tǒng)外形尺寸計算結構數(shù)據(jù)，如圖2。
圖1.變焦系統(tǒng)高斯計算窗體
圖2.外形尺寸計算數(shù)據(jù)
對于四組元連續(xù)變焦系統(tǒng)，由于變焦組的分離，不存在換根以及物象交換原則的選擇。運動曲線只有線性運動與非線性運動的選擇。
如果選擇工具條上“動畫”按鈕還可以顯示系統(tǒng)變焦運動的動畫效果。如圖3。
圖3.變焦系統(tǒng)變焦運動動畫
（2）初級像差系數(shù)自動平衡
完成外形尺寸計算后就可以接著進行系統(tǒng)初級像差的平衡優(yōu)化設計。
展開 
OCAD應用：四組元連續(xù)變焦系統(tǒng)
在選擇“設計”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)的結構式意圖，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計計算以前固定組還是以后固定組為基礎。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。此時如果選擇工具條上“圖文”按鈕就會顯示系統(tǒng)外形尺寸計算結構數(shù)據(jù)，如圖2。
①
外形尺寸自動計算
如果第二變焦組也可以沿軸向運動，補償組位于兩變焦組之間，是四組元三組移動形式的機械補償式連續(xù)變焦系統(tǒng)。該結構形式往往把兩個變焦組固聯(lián)在一起，稱為四組分雙組聯(lián)動式變焦系統(tǒng)。
四組元連續(xù)變焦系統(tǒng)是在三組元連續(xù)變焦系統(tǒng)的基礎上增加了一個變焦組分擔系統(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構形式。由于四組元連續(xù)變焦系統(tǒng)有兩個變焦組，可以減輕補償組的負擔，減緩補償組凸輪曲線的陡度趨于平滑，可以進一步提高系統(tǒng)變焦比。
展開 OCAD應用：三組元連續(xù)變焦系統(tǒng)
打開“機械補償變焦系統(tǒng)設計”命令是默認的就是三組元連續(xù)變焦系統(tǒng)設計如圖1。
圖1.變焦系統(tǒng)高斯計算窗體
以三組元變焦結構形式為例，說明機械補償式連續(xù)變焦系統(tǒng)設計方法。首先從中選擇“三組元變焦”，窗體上顯示三組元連續(xù)變焦光學系統(tǒng)的典型示意圖，下方有一些提示供填寫對系統(tǒng)設計要求的參數(shù)指標，其中包括一些性能指標和結構參數(shù)。性能指標包括系統(tǒng)最小焦距，也就是變焦的短焦焦距、系統(tǒng)變焦比、像面高度以及系統(tǒng)相對孔徑（F數(shù)）等。設計參數(shù)包括前固定組焦距以及各組分之間的高斯間隔。在選擇組分間隔時可以選擇前固定組與變焦組之間間隔，還可以選擇系統(tǒng)后工作距離，在滿足后工作距離條件下計算前固定組的位置距離。此外前固定組的焦距值可以選擇正值或負值。前固定組焦距為證時是負組變焦，反之為正組變焦。由于初始結構外形尺寸計算為高斯計算，即薄透鏡計算，因此在填寫各組分間隔時要為實際系統(tǒng)的透鏡厚度留有余量。
① 外形尺寸自動計算
根據(jù)以上要求按表中內容填寫完畢，三組元機械補償式變焦系統(tǒng)的外形尺寸計算工作立即自動完成。此時如果選擇工具條上“圖文”按鈕就會顯示系統(tǒng)外形尺寸計算結構數(shù)據(jù)。如果選擇工具條上“動畫”按鈕還可以顯示系統(tǒng)變焦運動的動畫效果。如圖2和圖3。
圖2.外形尺寸計算數(shù)據(jù)
圖3.變焦系統(tǒng)變焦運動動畫
選擇“凸輪”即可看出該設計結果的凸輪曲線示意圖及曲線數(shù)據(jù)如圖4。
圖4.變焦系統(tǒng)凸輪曲線
對于目標在有限距離的光學系統(tǒng)，比如顯微變焦系統(tǒng)，可以在窗體左上角的下拉式菜單上選擇“有限距離”，此時窗體顯示如圖5。
圖5.物體在有限距離變焦系統(tǒng)設計示意圖
在顯示設計示意圖時，為了清楚表達物象關系，利用窗體右上方選擇按鈕可以顯示如圖5右側示意圖。
展開 OCAD應用：四組元連續(xù)變焦系統(tǒng)
四組元連續(xù)變焦系統(tǒng)是在三組元連續(xù)變焦系統(tǒng)的基礎上增加了一個變焦組分擔系統(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構形式。由于四組元連續(xù)變焦系統(tǒng)有兩個變焦組，可以減輕補償組的負擔，減緩補償組凸輪曲線的陡度趨于平滑，可以進一步提高系統(tǒng)變焦比。
如果第二變焦組也可以沿軸向運動，補償組位于兩變焦組之間，是四組元三組移動形式的機械補償式連續(xù)變焦系統(tǒng)。該結構形式往往把兩個變焦組固聯(lián)在一起，稱為四組分雙組聯(lián)動式變焦系統(tǒng)。
① 外形尺寸自動計算
在選擇“設計”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)的結構式意圖，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計計算以前固定組還是以后固定組為基礎。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。此時如果選擇工具條上“圖文”按鈕就會顯示系統(tǒng)外形尺寸計算結構數(shù)據(jù)，如圖2。
圖1.變焦系統(tǒng)高斯計算窗體
圖2.外形尺寸計算數(shù)據(jù)
對于四組元連續(xù)變焦系統(tǒng)，由于變焦組的分離，不存在換根以及物象交換原則的選擇。運動曲線只有線性運動與非線性運動的選擇。
如果選擇工具條上“動畫”按鈕還可以顯示系統(tǒng)變焦運動的動畫效果。如圖3。
圖3.變焦系統(tǒng)變焦運動動畫
② 初級像差系數(shù)自動平衡
完成外形尺寸計算后就可以接著進行系統(tǒng)初級像差的平衡優(yōu)化設計。
展開 OCAD應用：二組元連續(xù)變焦系統(tǒng)
二組元連續(xù)變焦系統(tǒng)的結構形式如圖1，其計算結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生系統(tǒng)變焦比，由于變焦系統(tǒng)運動產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)。
