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雙高斯照相物鏡屬于中等視場及中等相對孔徑的典型照相物鏡，其結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。 由于雙高斯照相物鏡結(jié)構(gòu)的對稱性，原則上所有橫向像差都能自動補償，因此在設(shè)計思路上只著眼于縱向像差的平衡設(shè)計。為此在設(shè)計過程中首先從設(shè)計其半部系統(tǒng)入手，然后再經(jīng)過鏡像處理形成雙高斯照相物鏡的全系統(tǒng)。

由于雙高斯照相物鏡結(jié)構(gòu)的對稱性，原則上所有橫向像差都能自動補償，因此在設(shè)計思路上只著眼于縱向像差的平衡設(shè)計。為此在設(shè)計過程中首先從設(shè)計其半部系統(tǒng)入手，然后再經(jīng)過鏡像處理形成雙高斯照相物鏡的全系統(tǒng)。雙高斯照相物鏡的半部系統(tǒng)在其系統(tǒng)光欄后只包括一個雙膠合透鏡和一片單透鏡組成，如圖2。 圖2. 雙高斯照相物鏡半部系統(tǒng) 初始結(jié)構(gòu)設(shè)計實際上只是系統(tǒng)高斯光學(xué)設(shè)計階段。

由于雙高斯照相物鏡結(jié)構(gòu)的對稱性，原則上所有橫向像差都能自動補償，因此在設(shè)計思路上只著眼于縱向像差的平衡設(shè)計。為此在設(shè)計過程中首先從設(shè)計其半部系統(tǒng)入手，然后再經(jīng)過鏡像處理形成雙高斯照相物鏡的全系統(tǒng)。雙高斯照相物鏡的半部系統(tǒng)在其系統(tǒng)光欄后只包括一個雙膠合透鏡和一片單透鏡組成，如圖2。 圖2.雙高斯照相物鏡半部系統(tǒng) 初始結(jié)構(gòu)設(shè)計實際上只是系統(tǒng)高斯光學(xué)設(shè)計階段。

由于雙高斯照相物鏡結(jié)構(gòu)的對稱性，原則上所有橫向像差都能自動補償，因此在設(shè)計思路上只著眼于縱向像差的平衡設(shè)計。為此在設(shè)計過程中首先從設(shè)計其半部系統(tǒng)入手，然后再經(jīng)過鏡像處理形成雙高斯照相物鏡的全系統(tǒng)。雙高斯照相物鏡的半部系統(tǒng)在其系統(tǒng)光欄后只包括一個雙膠合透鏡和一片單透鏡組成，如圖2。

應(yīng)用場景 雙高斯照相物鏡廣泛應(yīng)用于單反相機、工業(yè)檢測相機、安防監(jiān)控設(shè)備與專業(yè)攝影器材中，用于實現(xiàn)大相對孔徑成像、寬光譜色差校正以及優(yōu)異的離軸像質(zhì)還原。其具有對稱光學(xué)結(jié)構(gòu)、低畸變率、高分辨率表現(xiàn)的優(yōu)點，適合應(yīng)用于對成像清晰度與色彩真實性要求較高的各類攝影光學(xué)系統(tǒng)。

案例說明 雙高斯照相物鏡廣泛應(yīng)用于單反相機、工業(yè)檢測相機、安防監(jiān)控設(shè)備與專業(yè)攝影器材中，用于實現(xiàn)大相對孔徑成像、寬光譜色差校正以及優(yōu)異的離軸像質(zhì)還原。其具有對稱光學(xué)結(jié)構(gòu)、低畸變率、高分辨率表現(xiàn)的優(yōu)點，適合應(yīng)用于對成像清晰度與色彩真實性要求較高的各類攝影光學(xué)系統(tǒng)。

構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)最基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)單元都離不開單透鏡、膠合透鏡以及各種形式反射棱鏡的組合。所有的光學(xué)系統(tǒng)進行初始設(shè)計階段都必然要從該類結(jié)構(gòu)單元設(shè)計為起點。其中透鏡單元中最基礎(chǔ)的則是單透鏡、雙膠合透鏡以及由單透鏡和雙膠合透鏡組成的單透鏡—雙膠合透鏡或雙膠合透鏡—單透鏡組合等幾種常見的結(jié)構(gòu)形式。在選擇“系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單元初始設(shè)計”的菜單后出現(xiàn)的小窗體內(nèi)有一個書簽式選項選擇上述五種透鏡的設(shè)計選項，如圖1所示。

構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)最基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)單元都離不開單透鏡、膠合透鏡以及各種形式反射棱鏡的組合。所有的光學(xué)系統(tǒng)進行初始設(shè)計階段都必然要從該類結(jié)構(gòu)單元設(shè)計為起點。其中透鏡單元中最基礎(chǔ)的則是單透鏡、雙膠合透鏡以及由單透鏡和雙膠合透鏡組成的單透鏡—雙膠合透鏡或雙膠合透鏡—單透鏡組合等幾種常見的結(jié)構(gòu)形式。

構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)最基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)單元都離不開單透鏡、膠合透鏡以及各種形式反射棱鏡的組合。所有的光學(xué)系統(tǒng)進行初始設(shè)計階段都必然要從該類結(jié)構(gòu)單元設(shè)計為起點。其中透鏡單元中最基礎(chǔ)的則是單透鏡、雙膠合透鏡以及由單透鏡和雙膠合透鏡組成的單透鏡—雙膠合透鏡或雙膠合透鏡—單透鏡組合等幾種常見的結(jié)構(gòu)形式。

構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)最基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)單元都離不開單透鏡、膠合透鏡以及各種形式反射棱鏡的組合。所有的光學(xué)系統(tǒng)進行初始設(shè)計階段都必然要從該類結(jié)構(gòu)單元設(shè)計為起點。其中透鏡單元中最基礎(chǔ)的則是單透鏡、雙膠合透鏡以及由單透鏡和雙膠合透鏡組成的單透鏡—雙膠合透鏡或雙膠合透鏡—單透鏡組合等幾種常見的結(jié)構(gòu)形式。

圖2.會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，也是相對小視場，下半部分是可以在系統(tǒng)內(nèi)打入打出的一個活動部分。打入后系統(tǒng)像面位置及像面大小應(yīng)該保持不變用以擴大物方視場范圍。

這些指標(biāo)為后續(xù)光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計與仿真優(yōu)化提供了明確的性能邊界，確保設(shè)計方案兼具科學(xué)性與實用性。基于ZEMAX仿真優(yōu)化該設(shè)計全程采用ZEMAX光學(xué)設(shè)計軟件進行建模、優(yōu)化與性能分析，通過分階段設(shè)計、逐步迭代的方式，實現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)性能的極致提升。1）物鏡前組設(shè)計與優(yōu)化前組透鏡采用雙膠合透鏡結(jié)構(gòu)，具有焦長短、放大率大、成像質(zhì)量好的特點，適合與后組透鏡高效耦合。

圖2.會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)計界面如右圖所示。圖中上半部分是物鏡的基本部分，也是相對小視場，下半部分是可以在系統(tǒng)內(nèi)打入打出的一個活動部分。打入后系統(tǒng)像面位置及像面大小應(yīng)該保持不變用以擴大物方視場范圍。

圖2.會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)計界面如右圖所示。圖中上半部分是物鏡的基本部分，也是相對小視場，下半部分是可以在系統(tǒng)內(nèi)打入打出的一個活動部分。打入后系統(tǒng)像面位置及像面大小應(yīng)該保持不變用以擴大物方視場范圍。

圖2.會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，也是相對小視場，下半部分是可以在系統(tǒng)內(nèi)打入打出的一個活動部分。打入后系統(tǒng)像面位置及像面大小應(yīng)該保持不變用以擴大物方視場范圍。

課程六十一：雙端負(fù)鏡式廣角物鏡設(shè)計 為了獲取更大的信息量，視場角的增大是非常有吸引力的。全視場角2w≤80°的設(shè)計可選擇雙高斯及其變形結(jié)構(gòu)；全視場角2w≥120°的監(jiān)控監(jiān)視物鏡設(shè)計會基于主光線保角映射的畸變補償校正算法；全視場角80°≤2w<120°的設(shè)計選擇雙端負(fù)鏡式廣角物鏡。

為了實現(xiàn)更強的變焦功能，可以分成三組分、四組分五組以及二組分幾種結(jié)構(gòu)形式，其中四組分還可以分成一般四組分和雙軸聯(lián)動式兩種結(jié)構(gòu)形式，由于四組分雙軸聯(lián)動式系統(tǒng)變焦組運動曲線比較平緩，在系統(tǒng)像面偏心允許的情況下，還可以簡化為四組元線性雙組聯(lián)動變焦系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。

為了實現(xiàn)更強的變焦功能，可以分成三組分、四組分五組以及二組分幾種結(jié)構(gòu)形式，其中四組分還可以分成一般四組分和雙軸聯(lián)動式兩種結(jié)構(gòu)形式，由于四組分雙軸聯(lián)動式系統(tǒng)變焦組運動曲線比較平緩，在系統(tǒng)像面偏心允許的情況下，還可以簡化為四組元線性雙組聯(lián)動變焦系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。

圖 2-1 光學(xué)系統(tǒng)總體布局設(shè)計初始建模的選擇 點開之后出現(xiàn)窗口如圖2-2。 圖2-2 光學(xué)系統(tǒng)總體布局設(shè)計窗體 窗體分為兩部分，左半部是數(shù)據(jù)部分，如圖2-3。右半部為繪制方案草圖的繪圖平臺。在數(shù)據(jù)部分的上部填寫相應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計要求。

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(dāng)前窗體內(nèi)繼續(xù)點擊“下一步”，就會出現(xiàn)如下界面。