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wx_fmt=gif"></p><p><br></p><p><strong>課程四十七：一個30倍的變焦鏡頭</strong></p><p>第 38課展示了如何設計8X 變焦鏡頭。現在我們做一個復雜的設計，以30X 變焦為目標，來設計一款變焦鏡頭。</p><p>設計要求如下：</p><p>1.&nbsp;變焦30倍</p><p>2.&nbsp;半視場角14°</p><p>3.

鏡頭很可能在某處得不到很好的修正，我們將不得不添加更多的變焦鏡片組。首先，我們需要一個凸輪曲線，它可以讓我們在兩個點之間插入定義的變焦鏡頭。輸入 CAM OPT 程序找到變焦鏡頭數據的冪級數展開的最佳指數，該鏡頭數據在定義的變焦鏡頭之間平滑地插值。但是曲線只在五個定義的變焦處產生一個對焦圖像，因為它還沒有接收到其他的設置。

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。

案例說明 變焦鏡頭廣泛應用于攝影、攝像以及機器視覺等領域，憑借其可變焦距設計，實現了視場范圍的靈活切換與成像尺寸的自由調節，兼具結構緊湊、成像清晰和操作便捷等優點。

應用場景 變焦鏡頭廣泛應用于攝影、攝像以及機器視覺等領域，憑借其可變焦距設計，實現了視場范圍的靈活切換與成像尺寸的自由調節，兼具結構緊湊、成像清晰和操作便捷等優點。在本案例中，將通過設計一個典型的連續變焦鏡頭光學系統，演示在 VLU 中的光學設計流程，包括初始結構建立、像差分析、評價函數定義，優化以及結果展示。

一.概述SYNOPSYS如何在現有的定焦鏡頭上把它改成變焦鏡頭呢？之前在ZSEARCH上面已經教過如何從零開始搭建變焦鏡頭，但是在現有的定焦上面如何改成變焦又是一個問題了，這次就讓你學會如何把定焦改成變焦。

當完成初始結構設計后的實際系統的實際間隔會因實際鏡頭厚度而改變，再由于在前面外形尺寸計算時所給主面間隔只是個粗略數，有時會使透鏡間隔過大或過小，甚至使得實際間隔小于零，發生鏡頭碰撞。此時必須調整鏡頭結構，或者重回最初外形尺寸計算，調整初始主面間隔，重新設計。

（ ZSEARCH 允許的最小值），聲明一個包含八個元件的變焦組（整個鏡頭），并給出允許的總長最大值為350毫米。

當完成初始結構設計后的實際系統的實際間隔會因實際鏡頭厚度而改變，再由于在前面外形尺寸計算時所給主面間隔只是個粗略數，有時會使透鏡間隔過大或過小，甚至使得實際間隔小于零，發生鏡頭碰撞。此時必須調整鏡頭結構，或者重回最初外形尺寸計算，調整初始主面間隔，重新設計。

當完成初始結構設計后的實際系統的實際間隔會因實際鏡頭厚度而改變，再由于在前面外形尺寸計算時所給主面間隔只是個粗略數，有時會使透鏡間隔過大或過小，甚至使得實際間隔小于零，發生鏡頭碰撞。此時必須調整鏡頭結構，或者重回最初外形尺寸計算，調整初始主面間隔，重新設計。

為了實現系統打入式斷續變焦，只好把可打入的變焦活動組的兩組鏡頭分布于反射棱鏡的前后排列。為此在設計這類系統時在設計窗口上安排了“單變焦組打入”和“兩變焦組打入”的選擇。選擇了“兩變焦組打入”后的窗體界面如圖所示。

為了實現系統打入式斷續變焦，只好把可打入的變焦活動組的兩組鏡頭分布于反射棱鏡的前后排列。為此在設計這類系統時在設計窗口上安排了“單變焦組打入”和“兩變焦組打入”的選擇。選擇了“兩變焦組打入”后的窗體界面如圖所示。

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。

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。

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。

此時可以利用設計窗口內下部表格內的“選擇”欄內選擇設計哪一組鏡頭。選擇后界面自動出現“透鏡單元結構設計”窗口進行設計。設計完畢在表格內點擊“保存”，將會自動完成該組設計。圖5.會聚光路中打入式自動設計程序界面按以上方法依次操作即可完成所有組元結構設計。完成之后，再按“下一步”，可以完成整個系統的初始結構設計。

此時可以利用設計窗口內下部表格內的“選擇”欄內選擇設計哪一組鏡頭。選擇后界面自動出現“透鏡單元結構設計”窗口進行設計。設計完畢在表格內點擊“保存”，將會自動完成該組設計。 圖5.會聚光路中打入式自動設計程序界面 按以上方法依次操作即可完成所有組元結構設計。完成之后，再按“下一步”，可以完成整個系統的初始結構設計。

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。

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。

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。