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圖1.帶有端部反射鏡及保護(hù)玻璃的單反射鏡掃描系統(tǒng)示意圖單反射鏡掃描光學(xué)系統(tǒng)往往多設(shè)在光學(xué)系統(tǒng)端部用以掃描物方視場，故有常稱端部反射鏡。由于具有單次反射面的反射棱鏡也具有反射鏡的功能，也經(jīng)常使用這類棱鏡作為掃描元件，這類棱鏡被稱作端部棱鏡。

圖1.帶有端部反射鏡及保護(hù)玻璃的單反射鏡掃描系統(tǒng)示意圖 單反射鏡掃描光學(xué)系統(tǒng)往往多設(shè)在光學(xué)系統(tǒng)端部用以掃描物方視場，故有常稱端部反射鏡。由于具有單次反射面的反射棱鏡也具有反射鏡的功能，也經(jīng)常使用這類棱鏡作為掃描元件，這類棱鏡被稱作端部棱鏡。

圖1.帶有端部反射鏡及保護(hù)玻璃的單反射鏡掃描系統(tǒng)示意圖 單反射鏡掃描光學(xué)系統(tǒng)往往多設(shè)在光學(xué)系統(tǒng)端部用以掃描物方視場，故有常稱端部反射鏡。由于具有單次反射面的反射棱鏡也具有反射鏡的功能，也經(jīng)常使用這類棱鏡作為掃描元件，這類棱鏡被稱作端部棱鏡。

和以往一樣操作方法即可自動(dòng)設(shè)計(jì)出所要求的初始結(jié)構(gòu)參數(shù)。設(shè)計(jì)出帶反射棱鏡的和不帶反射棱鏡的設(shè)計(jì)結(jié)果光學(xué)系統(tǒng)示意圖如下圖所示。圖8.平行光路中單變焦組打入式自動(dòng)設(shè)計(jì)界面圖9.平行光路中單變焦組打入式自動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)果結(jié)構(gòu)示意圖2. 多重轉(zhuǎn)換式斷續(xù)變焦系統(tǒng)設(shè)計(jì)多組轉(zhuǎn)換型變焦系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多檔斷續(xù)變焦。設(shè)計(jì)時(shí)同時(shí)設(shè)計(jì)多重可打入活動(dòng)組，在打入時(shí)隨意轉(zhuǎn)換。

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(jìn)行初始設(shè)計(jì)階段都必然要從該類結(jié)構(gòu)單元設(shè)計(jì)為起點(diǎn)。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(jì)”的菜單后出現(xiàn)的小窗體內(nèi)有一個(gè)書簽式選項(xiàng)選擇上述五種透鏡的設(shè)計(jì)選項(xiàng)，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(jìn)行初始設(shè)計(jì)階段都必然要從該類結(jié)構(gòu)單元設(shè)計(jì)為起點(diǎn)。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1.菲涅爾透鏡結(jié)構(gòu)形式菲涅爾透鏡是一種利用多層環(huán)形圓錐表面構(gòu)成的特殊面型結(jié)構(gòu)，用以使光線按預(yù)定會(huì)聚角會(huì)聚的光學(xué)元件，他等效于一個(gè)球面透鏡，如圖2所示。菲涅爾透鏡多用于要求結(jié)構(gòu)簡單的大孔徑非成像系統(tǒng)，特別是照明系統(tǒng)更為常見。這類系統(tǒng)往往只需要一個(gè)單片透鏡，工藝簡單可以模壓成形。在對(duì)該類透鏡初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)利用 OCAD 程序也非常簡單。

1.雙光楔一維線性掃描系統(tǒng)設(shè)計(jì) 利用一對(duì)光楔（雙光楔）的繞光軸連續(xù)相對(duì)等速轉(zhuǎn)動(dòng)可以改變光軸偏轉(zhuǎn)方向，OCAD可以實(shí)現(xiàn)雙光楔系統(tǒng)的連續(xù)掃描。他與反射鏡掃描不同就在于他的可連續(xù)性，而且其掃描中心軸與其入射光軸保持一致，為此可以在雙光楔轉(zhuǎn)動(dòng)掃描的同時(shí)，利用光學(xué)系統(tǒng)整體或局部繞光軸轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)圓錐式掃描。

圖1.雙光楔掃描型系統(tǒng)設(shè)計(jì)窗體 利用一對(duì)光楔（雙光楔）的繞光軸連續(xù)相對(duì)等速轉(zhuǎn)動(dòng)可以改變光軸偏轉(zhuǎn)方向，OCAD可以實(shí)現(xiàn)雙光楔系統(tǒng)的連續(xù)掃描。他與反射鏡掃描不同就在于他的可連續(xù)性，而且其掃描中心軸與其入射光軸保持一致，為此可以在雙光楔轉(zhuǎn)動(dòng)掃描的同時(shí)，利用光學(xué)系統(tǒng)整體或局部繞光軸轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)圓錐式掃描。此外，在一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)可以同時(shí)使用兩套雙光楔可以實(shí)現(xiàn)兩維平面掃描。

</p><p><br></p><p>本文將展示使用synopsys軟件進(jìn)行離軸反射式光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p><br></p><p>第一步是繪制設(shè)計(jì)簡圖。</p><p><br></p><p>這是一個(gè)有三個(gè)反射鏡的例子，如下圖所示。光線從表面1的左側(cè)進(jìn)入，依次經(jīng)過位于2,3,4處的反射鏡，然后進(jìn)入5處的像面。

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(jìn)行初始設(shè)計(jì)階段都必然要從該類結(jié)構(gòu)單元設(shè)計(jì)為起點(diǎn)。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(jì)”的菜單后出現(xiàn)的小窗體內(nèi)有一個(gè)書簽式選項(xiàng)選擇上述五種透鏡的設(shè)計(jì)選項(xiàng)，如圖1所示。

圖6.反射棱鏡的名稱選擇圖7.輸入反射棱鏡玻璃材料牌號(hào)圖8.選擇反射棱鏡的棱鏡名稱代號(hào) 圖9.系統(tǒng)內(nèi)繪制反射棱鏡元素 Ⅳ 光楔的繪制光楔也就是光學(xué)系統(tǒng)中常用的折射棱鏡，可以用以進(jìn)行光線折轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)掃描或變形處理。在光楔元件中又又單光楔和膠合光楔兩種，單光楔結(jié)構(gòu)簡單，膠合光楔可以做消色差處理，各有用途。

圖6.反射棱鏡的名稱選擇圖7.輸入反射棱鏡玻璃材料牌號(hào)圖8.選擇反射棱鏡的棱鏡名稱代號(hào) 圖9.系統(tǒng)內(nèi)繪制反射棱鏡元素 Ⅳ 光楔的繪制光楔也就是光學(xué)系統(tǒng)中常用的折射棱鏡，可以用以進(jìn)行光線折轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)掃描或變形處理。在光楔元件中又又單光楔和膠合光楔兩種，單光楔結(jié)構(gòu)簡單，膠合光楔可以做消色差處理，各有用途。

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(jìn)行初始設(shè)計(jì)階段都必然要從該類結(jié)構(gòu)單元設(shè)計(jì)為起點(diǎn)。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(jìn)行初始設(shè)計(jì)階段都必然要從該類結(jié)構(gòu)單元設(shè)計(jì)為起點(diǎn)。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(jìn)行初始設(shè)計(jì)階段都必然要從該類結(jié)構(gòu)單元設(shè)計(jì)為起點(diǎn)。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(jìn)行初始設(shè)計(jì)階段都必然要從該類結(jié)構(gòu)單元設(shè)計(jì)為起點(diǎn)。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。

為此，其中單透鏡主要負(fù)擔(dān)平衡軸向球差SⅠ的作用，厚透鏡兩塊玻璃的選擇及光焦度分配影響系統(tǒng)色差CⅠ，透鏡厚度及光字段置影響著系統(tǒng)場曲及象散的大小。由此設(shè)計(jì)思路，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟如下。 初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)際上只是系統(tǒng)高斯光學(xué)設(shè)計(jì)階段。

在OCAD設(shè)計(jì)窗口內(nèi)有“會(huì)聚光路內(nèi)打入”和“平行光路內(nèi)打入”的兩種選擇。在選擇“平行光路內(nèi)打入”后，設(shè)計(jì)界面如圖所示。界面內(nèi)也有是否單組打入和兩組分間隔打入的選擇。和以往一樣操作方法即可自動(dòng)設(shè)計(jì)出所要求的初始結(jié)構(gòu)參數(shù)。設(shè)計(jì)出帶反射棱鏡的和不帶反射棱鏡的設(shè)計(jì)結(jié)果光學(xué)系統(tǒng)示意圖如下圖所示。

圖1.雙光楔掃描型系統(tǒng)設(shè)計(jì)窗體利用一對(duì)光楔（雙光楔）的繞光軸連續(xù)相對(duì)等速轉(zhuǎn)動(dòng)可以改變光軸偏轉(zhuǎn)方向，OCAD可以實(shí)現(xiàn)雙光楔系統(tǒng)的連續(xù)掃描。他與反射鏡掃描不同就在于他的可連續(xù)性，而且其掃描中心軸與其入射光軸保持一致，為此可以在雙光楔轉(zhuǎn)動(dòng)掃描的同時(shí)，利用光學(xué)系統(tǒng)整體或局部繞光軸轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)圓錐式掃描。此外，在一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)可以同時(shí)使用兩套雙光楔可以實(shí)現(xiàn)兩維平面掃描。