利用OCAD光学自动设计程序设计机械补偿式连续变焦光学系统自动设计,在程序内有两个途径,一个是在其“光学系统总体布局设计”的菜单内,另一个可在“机械补偿光学系统设计”菜单内完成。二者各有不同方式和功能进行处理。在“机械补偿光学系统设计”菜单内进行设计比较简洁方便,使用“光学系统总体布局设计”菜单进行设计,是从系统总体布局角度,可以把系统设计得比较完善,可以在变焦系统的基础上添加其他光学元件,比如转像棱镜,或者添加目镜系统完成整个望远系统的全局设计。
图1.光学系统总体布局设计之连续变焦系统设计
机械补偿式连续变焦系统又可分为目标在无限远处或有限距离的两种形式,对于目标在无限远处的系统主要是对系统焦距的变化,适应于望远系统或照相系统的变焦设计;目标在有限距离的变焦系统主要是针对显微系统,是对系统放大率的变化设计。系统放大率还可分为角放大率和线放大率两种形式,设计时可以自由选择。
图2.机械补偿变焦系统设计之连续变焦系统设计
以下按照两种不同设计菜单介绍具体操作方法。
一、 连续变焦光学系统总体布局设计
“光学系统总体布局设计”的菜单是一个多功能光学系统总体布局的设计菜单,具有对各种光学系统进行总体布局设计的功能菜单。可以设计布局简单或复杂的光学系统,比如一般共轴光学系统,可利用各种棱镜实现光轴折转的系统,望远光学系统等,还可以进行各种连续或断续变焦系统进行总体布局设计;可以进行各种扫描光学系统做总体布局设计;可以进行多光轴复杂光学系统并行共存总体布局设计。最后实现系统初始结构建模设计,为后期光学系统成像质量优化提供初始平台。以下重点介绍连续变焦光学系统的总体布局方法。机械补偿式连续变焦系统的结构形式根据系统总体性能要求,连续变焦系统的结构都必须包括前固定组、变焦组、补偿组以及后固定组几个部分组成。为了实现更强的变焦功能,可以分成三组分、四组分五组以及二组分几种结构形式,其中四组分还可以分成一般四组分和双轴联动式两种结构形式,由于四组分双轴联动式系统变焦组运动曲线比较平缓,在系统像面偏心允许的情况下,还可以简化为四组元线性双组联动变焦系统的结构形式。
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