五組元連續變焦系統實(shí)際上是在三組元系統是基礎上發(fā)展起來(lái)的兩個(gè)三組元連續變焦系統的疊加。前后兩個(gè)三組元參數分配一樣，兩個(gè)變焦組和連個(gè)補償組分別固聯(lián)在一起，按統一規律運動(dòng)。系統結構也比較簡(jiǎn)單。由于是兩個(gè)系統的疊加，因此其變焦范圍可以按平方關(guān)系擴大而不影響補償曲線(xiàn)的過(guò)度彎曲。但畢竟復雜了變焦組結構，對系統像差平衡有一定緩和作用。本軟件包根據這些設計方法進(jìn)行全面初始結構設計。從系統外形尺寸自動(dòng)計算到初級像差系數的自動(dòng)平衡，甚至可以從自動(dòng)選玻璃到解出各組分表面半徑。
圖1.變焦系統高斯計算窗體
① 外形尺寸自動(dòng)計算
在選擇“設計”菜單中的“變焦系統高斯計算”后，會(huì )出現一個(gè)如圖1的小窗體。窗體中央顯示了五組元連續變焦系統的結構示意圖，下面表格給出系統的特征數據列表，左上方有下拉式文本框選擇設計計算以前固定組還是以后固定組為基礎。根據前固定組求解是已知前固定組焦距值出發(fā)計算系統外形尺寸數據，反之是從后固定組焦距值出發(fā)計算系統外形尺寸數據。按表中內容填寫(xiě)完畢，五組元連續變焦系統的外形尺寸計算工作立即自動(dòng)完成。此時(shí)如果
選擇工具條上“圖文”按鈕就會(huì )顯示系統外形尺寸計算結構數據，如圖2。
圖2.外形尺寸計算數據
如果選擇工具條上“動(dòng)畫(huà)”按鈕還可以顯示系統變焦運動(dòng)的動(dòng)畫(huà)效果。如圖3。
圖3.變焦系統變焦運動(dòng)動(dòng)畫(huà)
圖4.填寫(xiě)初級像差系數
② 初級像差系數自動(dòng)平衡
完成外形尺寸計算后就可以接著(zhù)進(jìn)行系統初級像差的平衡優(yōu)化設計。此時(shí)按“下一步”命令鈕，窗體立即出現下一個(gè)畫(huà)面如圖5。其中列出兩個(gè)表格，一個(gè)是要求輸入各初級像差系數的目標值，另一個(gè)要求輸入系統各組元的PW參數的初始參考值及其權系數。
參加優(yōu)化設計的初級像差項目可選，選擇時(shí)使用工具條上插入和刪除按鈕進(jìn)行操作。以上數據輸入完畢，按動(dòng)工具條上確定按鈕，計算立即完成，并顯示在下面文本框內，如圖5。利用工具條上“圖文”菜單隨時(shí)可以單獨顯示PW自動(dòng)優(yōu)化結果，得出系統實(shí)際像差平衡數據，最終完成五組元連續變焦系統的高斯光學(xué)設計。
圖5.PW自動(dòng)優(yōu)化結果
③ 機械補償式連續變焦光學(xué)系統的凸輪曲線(xiàn)
所謂機械補償式連續變焦光學(xué)系統就是利用兩個(gè)活動(dòng)組分（俗稱(chēng)變焦組和補償組）各自以不同函數的運動(dòng)規律沿軸向移動(dòng)改變光學(xué)系統各組分間表面間隔距離在改變系統焦距的同時(shí)保持像面位置穩定不變。在鏡頭機械結構時(shí)往往采用凸輪結構形式完成活動(dòng)組分按要求運動(dòng)。在設計凸輪機構時(shí)必須由光學(xué)設計給出凸輪運動(dòng)曲線(xiàn)。凸輪曲線(xiàn)是在設計機械補償式連續變焦光學(xué)系統時(shí)，為保證系統像面位置穩定，用高斯光學(xué)理論計算變焦組和補償組的運動(dòng)曲線(xiàn)。為此，在本設計時(shí)就自動(dòng)計算出了系統凸輪曲線(xiàn)坐標值并繪出凸輪曲線(xiàn)如圖6，通過(guò)工具條上“圖文”菜單隨時(shí)可以顯示凸輪曲線(xiàn)的參數坐標值如圖7所示。
圖6.變焦光學(xué)系統凸輪曲線(xiàn)圖
圖7.變焦光學(xué)系統凸輪曲線(xiàn)參數表
④ 五組元連續變焦系統各組分對像面偏移及補償的關(guān)系
五組元連續變焦系統各組分對像面偏移及補償的關(guān)系如圖8所示。
圖8.各組分對象面偏移的貢獻示意圖
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