填寫(xiě)完對光學(xué)系統的設計技術(shù)要求之后就可以在窗體右側的繪圖框內繪制光學(xué)系統方案草圖。繪圖框的基本尺寸默認為一張橫排的A4圖紙。如果根據系統總體尺寸的要求需要調整繪圖框圖紙圖幅的尺寸，可以利用界面是文字框從 “圖幅選擇”中選擇，點(diǎn)擊“圖幅選擇”后會(huì )出現一個(gè)下拉式菜單，從中選擇所常用的圖幅尺寸代號，如果不滿(mǎn)足還可以選擇“自定義”，給定需要的橫向尺寸和縱向尺寸，如圖3-1。如果需要調整圖紙橫排或豎排的形式，只要在窗體左側的數據框內的“橫排”或“豎排”的選擇框內點(diǎn)擊就可以自動(dòng)變換，如圖1。
圖1.圖幅尺寸選擇
圖2.圖紙的橫豎排列選擇
通過(guò)以上設置即可進(jìn)行光學(xué)系統初步方案草圖繪制。所有光學(xué)系統，其基本元素都不外乎是由透鏡、光欄、反射鏡以及折射棱鏡等組成。光學(xué)系統初始結構方案的繪制，就是依次在繪圖框內安排各種不同光學(xué)元素，作為棋子一樣排兵布陣。在布陣時(shí)，先在左側數據框的表格框內“元件名稱(chēng)”列的對應面序號欄內點(diǎn)擊，立即在對應位置出現“命令集”下拉式菜單，從中選取所需光學(xué)元素。
① 初始方案草圖繪制
Ⅰ 透鏡的繪制
透鏡是構成光學(xué)系統的最基本元素，由于透鏡具有相應光焦度，所以他是光線(xiàn)成像的基本元素。透鏡焦距為零時(shí)就是保護玻璃或分劃鏡。一般光學(xué)系統的前端第一個(gè)零件都用透鏡（或保護玻璃）。因此在繪制光學(xué)方案草圖時(shí)首先在繪圖框內先畫(huà)透鏡。
繪制透鏡時(shí)，先在 下拉菜單“命令集”中選取“透鏡”，同時(shí)界面要求輸入透鏡焦距值，然后在右側繪圖框內光軸上相應位置點(diǎn)擊劃動(dòng)一下，等出現一條藍色線(xiàn)條定位后確定透鏡所在位置，程序自動(dòng)繪制出該透鏡圖形并顯示系統光線(xiàn)，同時(shí)在數據表格內顯示有關(guān)參數。繪圖過(guò)程見(jiàn)圖3所示。繪圖結果如圖4。依此類(lèi)推可以反復繪制許多所需要的透鏡元素構成光學(xué)系統。
圖3.透鏡的繪制過(guò)程
圖4.透鏡的繪制
Ⅱ 反射鏡的繪制
反射鏡同樣也是構成光學(xué)系統的組成元素之一。由于反射鏡通過(guò)對光線(xiàn)反射成像，同時(shí)，由于反射鏡與光軸夾角的改變可以用于折轉光軸。
在繪制反射鏡時(shí)，與上相同，在命令集內選擇了“反射鏡”，繪制反射鏡時(shí)首先需要輸入反射鏡的焦距值，接著(zhù)還有輸入反射鏡與光軸的夾角，然后在繪圖框內適當位置點(diǎn)擊，即可自動(dòng)繪制出所需圖形，如圖5右側圖形。由于反射鏡的焦距是由反射鏡不同表面半徑?jīng)Q定的，為簡(jiǎn)化方便在方案草圖中均用平面表示。
圖5.反射鏡的繪制
Ⅲ 折射棱鏡的繪制
折射棱鏡在光學(xué)系統內不僅可以起到折轉光軸的作用，還可用來(lái)對物象起到倒像或鏡像轉換作用。在繪制折射棱鏡前首先要在命令集內選取“反射棱鏡”，由于折射棱鏡有較長(cháng)的光軸展開(kāi)長(cháng)度，相當于一塊有相當厚度的平板玻璃，具有不同等效空氣層，因此在繪制反射棱鏡時(shí)還須給出棱鏡材料的玻璃牌號名稱(chēng)，然后從在界面上顯示反射棱鏡名稱(chēng)的下拉式菜單上選擇需要的反射棱鏡名稱(chēng)，由于反射棱鏡是非對稱(chēng)元件，在選擇棱鏡名稱(chēng)后還有按提示要求輸入棱鏡主截面與圖面的沿光軸夾角，有些棱鏡還需要繼續輸入比如棱鏡光軸長(cháng)度延長(cháng)尺寸或棱鏡潛望高度等參數，可按界面提示輸入。所需數據填寫(xiě)完畢后，在繪圖框內棱鏡應該位置是點(diǎn)擊劃動(dòng)一下，等出現一條藍色線(xiàn)條定位，即可自動(dòng)繪制出該反射棱鏡圖形如圖6。
圖6.反射棱鏡的名稱(chēng)選擇
圖7.輸入反射棱鏡玻璃材料牌號
圖8.選擇反射棱鏡的棱鏡名稱(chēng)代號
圖9.系統內繪制反射棱鏡元素
Ⅳ 光楔的繪制
光楔也就是光學(xué)系統中常用的折射棱鏡，可以用以進(jìn)行光線(xiàn)折轉實(shí)現系統掃描或變形處理。在光楔元件中又又單光楔和膠合光楔兩種，單光楔結構簡(jiǎn)單，膠合光楔可以做消色差處理，各有用途。
圖10.系統內繪制光楔元素
Ⅴ 孔徑光欄的繪制
孔徑光欄雖然不是光學(xué)零件，但可在光學(xué)系統內對主光線(xiàn)位置起著(zhù)決定作用，而且會(huì )影響整個(gè)光學(xué)系統外形尺寸的作用。
在繪制孔徑光欄時(shí)，按以上方法在命令集內選擇“光欄”，然后在繪圖框的光學(xué)系統內光欄位置上點(diǎn)擊劃動(dòng)一下，等出現一條藍色線(xiàn)條定位，即可自動(dòng)繪出孔徑光欄圖形，并自動(dòng)求解出主光線(xiàn)的位置，如圖11。
圖11.繪制系統內孔徑光欄
按照以上方法繪制系統內各不同光學(xué)元素后，如果需要繼續排布其他元素，可以按同樣方法依次繪制。每次都可隨意選擇不同光學(xué)元素。如圖12。
圖12.繪制出的各種不同光學(xué)系統方案草圖
Ⅵ 望遠系統的參數建立
作為目視的望遠系統，目標在無(wú)限遠處，經(jīng)系統成像后由目鏡出射的像方也應該在無(wú)限遠處便于人眼接收。為了獲得出射平行光線(xiàn)，要求系統物鏡像面與目鏡前焦面重合。如果系統有分劃鏡，還要求物鏡焦面、分劃面以及目鏡像面三者彼此都要重合。為了滿(mǎn)足這一要求，在繪制方案草圖時(shí)，應該使系統物鏡與目鏡間空氣間隔等于物鏡后截距與目鏡前截距之和。在操作時(shí)可以點(diǎn)擊該間隔數據后一列的間隔特性處，界面會(huì )出現一個(gè)下拉菜單，給出多項選擇，其中包括：物鏡后截距、目鏡前截距以及物鏡目鏡間隔等三項。如果系統沒(méi)有分劃板，可以直接選擇”物鏡目鏡間隔（L12）”，程序會(huì )自動(dòng)計算出物鏡后截距和目鏡前截距總和并輸入給物鏡和目鏡間的空氣間隔值構成望遠系統完整數據。
圖13.望遠系統的參數建立
如果系統內有分劃板，還要求物鏡像面與分劃面重合。此時(shí)必須分別要求物鏡與分劃面之間間隔等于物鏡后截距，分劃面與目鏡間隔等于目鏡前截距。此時(shí)就要在下拉菜單內分別選擇“物鏡后截距（L1）”和 “物鏡目鏡間隔（L12）”，程序自動(dòng)計算出對應數據輸入，構成完整望遠系統數據參數。
圖14.帶有分劃板的望遠系統的參數建立
Ⅶ 顯微物鏡放大倍率的物距給定
顯微鏡的放大倍率決定著(zhù)顯微鏡的顯微放大能力。當顯微鏡的焦距值一定時(shí)，決定其放大倍率的取決于系統物面距離。為此在一個(gè)顯微系統初始方案建模完成后，確定系統物距是很重要。本程序就具有自動(dòng)求解并輸入顯微物鏡物距的功能。在操作時(shí)只要在界面的數據表格內物距數據特性欄內點(diǎn)擊， 然后出現下拉式菜單，從中選擇“計算物面距離（Lo）”， 再根據提示輸入系統角放大率值，程序會(huì )自動(dòng)求解并輸入顯微物鏡的物距值。
圖15.根據放大倍率求解顯微物鏡物距參數
② 方案草圖的調整與修改
既然是方案草圖只是光學(xué)系統結構方案的初步設想，必然需要結構反復調整修改才能逐漸成熟。
Ⅰ 元件參數的修改
光學(xué)元件的參數包括各光學(xué)元素的焦距值、反射鏡的表面傾斜角以及各光學(xué)元素之間的空氣間隔等，對于折射棱鏡，還可以重新選擇棱鏡名稱(chēng)及其相應參數�？傊�，凡是在繪圖過(guò)程中輸入的數據均可方便地修改。修改方式有兩種，一是直接在數據表格內修改重新輸入所需數據，第二種方法是在點(diǎn)擊了需要修改是數據時(shí)在上方會(huì )出現一個(gè)可調整數據的拉桿工具條，只要拉動(dòng)工具條，對應數據就會(huì )連續變化，直到滿(mǎn)足要求為止。比如需要調整系統在第一塊透鏡的焦距，首先利用鼠標點(diǎn)擊表格框在指定光學(xué)元素所在序號中元件焦距數據，立即可以看到上方出現的拉桿條，此時(shí)拉到拉桿條指針，就可發(fā)現圖相框內圖形在動(dòng)態(tài)變化，指定松開(kāi)鼠標修改結束。其他參數修改于此類(lèi)似。
圖16.元件參數的修改
Ⅱ 元件布局位置的調整
方案草圖的調整與修改不僅只是修改某光學(xué)元件的本身特性參數，各元件之間的相對位置也同樣是光學(xué)系統的重要參數。
為了調整光學(xué)元素的空間位置在修改指定參數時(shí)還必須保持其他元素的位置不變，比如要在系統在改變其中孔徑光欄位置，或者叫把孔徑光闌在前后兩個(gè)透鏡間移動(dòng)，此時(shí)可以利用工具條在“位移”功能。首先點(diǎn)擊數據框內對應“光欄”元件，然后選擇工具條在“位移”按鈕，可以發(fā)現有許多子功能，選擇其中“單件拖移”，此時(shí)在繪圖框內需要元件會(huì )變成紅色提示，再利用鼠標點(diǎn)擊該元素，沿光軸方向移動(dòng)，直接該元件隨之移動(dòng)，其他元件保持不動(dòng)，指定帶起鼠標，調整完畢。
圖17.元件的單件拖移
如果要求一次同時(shí)調整連續幾個(gè)光學(xué)元素位置，可以利用子工具條內“局部拖移”功能，和以上類(lèi)似，先選擇需要移動(dòng)的前一個(gè)元件序號后在選擇“局部拖移”功能后界面提示需要輸入局部元件的最后一個(gè)元件的隨著(zhù)面序號，其余相同，調整后的效果如圖18。
圖18.部分元件的集體拖移
以上光學(xué)元素的位移不僅可以使用鼠標拖移方法，也可以給定移動(dòng)數據，采用單件數移或局部數移方法實(shí)現。
Ⅲ 元件的添加與刪除
在方案草圖設計過(guò)程難免需要隨時(shí)添加或刪除不同光學(xué)元素。需要刪除時(shí)很簡(jiǎn)單，只要首先指定數據框內數據表格內需要刪除對象，利用工具條中“刪除”按鈕，即可立即完成。如果需要添加新光學(xué)元素，需要首先指定添加光學(xué)元素的上一行相應序號，等出現“命令集”后即可順利添加所需元素。
Ⅳ 圖形繪制的比例及位置調整
在系統方案修改與調整過(guò)程中，會(huì )產(chǎn)生整個(gè)圖形在圖紙內的尺寸變化，甚至超出圖紙范圍或圖形位置不平衡，此時(shí)可利用工具條內“位移”按鈕或“縮放”按鈕及時(shí)調整。需要調整圖紙繪圖比例時(shí)，可選擇“縮放”按鈕，圖面上出現斜向箭頭圖標，順箭頭方向左右移動(dòng)即可調整圖形比例。如需整體移動(dòng)圖形，可選擇“位移”按鈕，圖面出現十字形圖標，鼠標可以任意拉到圖形移動(dòng)的任意位置，直到滿(mǎn)意為止，如圖19。在進(jìn)行圖形位移時(shí)還可以選擇“縮放”按鈕的子按鈕中“全局數移”按指定數據移動(dòng)。
圖19.圖形的縮放與位移功能
如果只需要調整繪圖比例，可利用窗體數據界面內“繪圖比例”功能，此功能比較簡(jiǎn)單，一方面可以直接修改繪圖比例數據，同時(shí)還可以使用拉桿條拖動(dòng)，連續修改繪圖比例，動(dòng)態(tài)顯示修改效果指定合適為止，如圖20所示。
圖20.使用“繪圖比例”調整圖形繪制比例
|
