第三章变焦距物镜高斯光学参数求解程序_new要点.doc

第三章 变焦距物镜高斯光学参数求解程序 根据前一章对变焦距物镜高斯光学的理论分析，我们编制了一套变焦距物镜辅助设计软件ODZL（Optical Design for Zoom Lens），用于变焦距光学系统的辅助设计计算。考虑到Windows操作环境与基于文本的Dos操作环境相比有很多的优越性，如标准的图形界面，多任务能力，面向对象的实现方法，内存控制的硬件无关性等等，所以应用程序的开发也建立在Windows操作环境下。本应用程序所采用的开发工具是Delphi 5.0。这套软件主要包括两大部分：机械补偿法变焦距物镜高斯光学设计程序、“等倍变焦”全动型变焦系统高斯光学设计程序。针对机械补偿法变焦距物镜高斯光学设计过程中对变倍组取段的不同，机械补偿程序又分为上半段取段和对称取段两部分。此软件的主要功能包括：初始参数的输入与修改、计算、结果显示以及在透镜库中查找相应的透镜组等。 §3.1 机械补偿法高斯光学参数求解程序（一） 这一节主要介绍一下变倍曲线取上半段的机械补偿法变焦距系统的高斯光学参数求解程序,我们称之为J1。它适用于对倍率要求不高的变倍系统。 初始参数的输入 对于一个变焦距系统，都有一定的性能指标，提技术要求时，一般都给出参数指标，包括：变焦范围、相对孔径及像面尺寸。除了这些初始参数外，还必须确定另外一些参数，而且它们随着变焦系统类型以及选段的差异而有所不同，这就需要根据理论以及实际经验来确定。通常都采用规划值，即F2 = -1后所对应的参数。对于正组机械补偿系统来说，初始参数的输入界面如图（3-1-1）所示，图中所列初始参数的物理意义分别为： FL ：系统要求的长焦距值。 FS ：系统要求的短焦距值。 A ：系统相对孔径的倒数。 YY：像高。 F2 ：变倍组的焦距值。通常我们取规划值，即令F2 = -1 。 F3 ：补偿组的焦距值。 β2L：变倍组长焦距时对应的垂轴放大率，对于正组机械补偿变焦系统，若变倍比要求不高，常取上半段，所以令β2L = -1，即可满足要求。 D12S：前固定组和变倍组在短焦距时的间隔，在短焦距位置时，它们的间隔是最小值。 图（3-1-1）正组机械补偿程序初始参数输入 D23L：长焦距位置时，变倍组和补偿组之间的间隔。对于上半段取段的正组补偿系统和变倍范围较小的负组补偿系统，这个间隔是最小值。 D34S：短焦距位置时，补偿组和后固定组之间的间隔。 Z ：放大因子，也就是变倍组实际焦距值的绝对值。系统的长度与放大因子的选择有关。 LZ ：光阑距后固定组的距离。由于光阑在补偿组之后，在后固定组之前，所以，它的值为负值。 N ：希望求的包括长短焦距在内的N个不同焦距状态下的高斯光学参数，当N2时，程序只输出长短焦距状态下的高斯光学参数，当N 2 时，长短焦距之间的N-2个焦距值成等比级数。 Step：变倍组曲线的步长，程序根据此步长来计算变倍组和补偿组的曲线。 输出参数 按照图（3-1-1）所示，输入初始参数后，程序将开始高斯光学参数的计算，若Step = 0, N=3，则程序的输出界面如图（3-1-2）所示。输出参数分别表示： F1 ，F2 ，F3 ，F4 ：前固定组、变倍组、补偿组和后固定组的焦距值。 图（3-1-2）正组机械补偿程序参数输出 D12S ，D23S ，D34S ：短焦距位置时，各组元之间的间隔。 LZ ：光阑距后固定组的实际距离。 XM ：变倍组的最大移动量（从短焦距位置到长焦距位置的移动量）。 YM ：补偿组的最大移动量（从短焦距位置到长焦距位置的移动量）。 D12L ，D23L ，D34L ：长焦距位置时，各组元之间的间隔。 β2S ：短焦距位置时，变倍组的垂轴放大率。 β4 ：后固定组的放大率。 GT ：系统的光学长度。 JT ：系统的机械长度。 在此程序中不论 Step是否等于零都会输出以上参数。其中第二、三、四组高斯光学参数分别对应短、中、长焦距状态（若N=2，则只有长、短焦距状态）。其中 H1 ，H2 ，H3 ，H4 ：轴上光线在各组元上的投射高度。 HZ1，HZ2，HZ3，HZ4 ：轴外光线在各组元上的投射高度。 U1 ，U2 ，U3 ，U4 ：轴上光线在各组元上的出射角。 DU1，DU2，DU3，DU4：轴上光线对各组元的偏折角。 UZ1，UZ2，UZ3，UZ4：轴外光线在各组元上的出射角。 DUZ1，DUZ2，DUZ3，DUZ4：轴外光线对各组元的偏角。 D12 ，D23 ，D34 ：各组元之间的间隔。 X ：变倍组的移动量。 Y ：补偿组的移动量。 β2：变倍组的当前垂轴放