二組元連續變焦系統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變焦比，由于變焦系統運動產生的相面位移量有前組位移補償。該形式變焦系統的前組不是固定組，為此對此類系統還要在前方設置一塊保護玻璃使系統密封。二組元連續變焦系統多用于變焦比較小的系統。

二組元連續變焦系統的結構形式如圖1，其計算結果及凸輪曲線分別如圖2及圖3。

圖1.二組元變焦系統高斯計算窗體

圖2.二組元系統自動優化結果

圖3. 二組元系統凸輪曲線
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變焦光學系統各組元初始結結構設計
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有了系統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各組元進行初始結構參數設計求解。求解時有兩個方法選擇。
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① 簡單系統初始結構設計
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對于一般的光學系統，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點擊“下一步”，就會出現如下界面。
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圖4.初始結構設計界面
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界面內顯示剛計算出來的系統外形尺寸以及對各組元PW值要求等數據，這些數據就是對各組元進行初始結構設計的依據。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“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。然后根據具體情況選擇單透鏡和膠合透鏡組合結構，并根據對組元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值。

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圖5.初始結構設計界面

求出組元結構參數后同時在主界面的光學系統結構數據表內顯示對應數據。由于以上求解是根據薄透鏡原理計算出來的，加上實際厚度之后，透鏡實際焦距可能有所變化，此時還可以利用光學系統結構數據表內縮放焦距的功能對組元焦距值進行修正，也還可以對具體結構的透鏡厚度進行修改甚至進行規格化處理。以上完成之后，點擊窗體內表格欄內對應“保持”欄位置，程序會自動保存設計結果。
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圖6.縮放組元焦距

圖7.保存設計結果
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依次重復以上操作，可以完成系統所有各組元的初始結構設計。然后點擊窗體右上角“下一步”按鈕，程序又進一步完成各組元設計結果的組合，組成完整的機械補償式連續變焦系統初始結構設計數據，包括系統視場、孔徑以及變焦系統特殊數據的組合。
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圖8.最后設計結果
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圖9.光學系統結構示意圖
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由于以上設計均為高斯光學求解，為此各組分間間隔均為其主面間隔。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。

② 復雜系統初始結構設計

圖10.復雜光學系統結構示意圖
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對于較復雜的光學系統，某些組元需要復雜化處理，比如組元的通光孔徑過大，簡單系統滿足不了要求，或者在矯正像差需要，必須時該組元結構復雜化。如下圖所示結構，其中后固定組結構就比較復雜。此時可利用“單透鏡及膠合透鏡初始結構設計”方法利用其中工具條對當前結構進行復制或增添，加入新透鏡元素。比如前固定組改為在膠合透鏡好單透鏡組合的基礎上，做雙分離處理。
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圖11.修改后的前固定組
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再比如，要將變焦組改成兩個膠合透鏡的組合，可以把原來的一個膠合透鏡進行復制變為兩個膠合透鏡的組合，修改界面如下。

圖12.修改后的變焦組
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如此類推可以進一步對任何一個組元進行復制處理，直至滿足要求。最終完成全部設計。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的OCAD应用：二组元连续变焦系统的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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