五組元連續(xù)變焦系統(tǒng)實際上是在三組元系統(tǒng)是基礎上發(fā)展起來的兩個三組元連續(xù)變焦系統(tǒng)的疊加。前后兩個三組元參數(shù)分配一樣，兩個變焦組和連個補償組分別固聯(lián)在一起，按統(tǒng)一規(guī)律運動。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也比較簡單。由于是兩個系統(tǒng)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的過度彎曲。但畢竟復雜了變焦組結(jié)構(gòu)，對系統(tǒng)像差平衡有一定緩和作用。本軟件包根據(jù)這些設計方法進行全面初始結(jié)構(gòu)設計。從系統(tǒng)外形尺寸自動計算到初級像差系數(shù)的自動平衡，甚至可以從自動選玻璃到解出各組分表面半徑。
圖1.變焦系統(tǒng)高斯計算窗體
① 外形尺寸自動計算
在選擇“設計”菜單中的“變焦系統(tǒng)高斯計算”后，會出現(xiàn)一個如圖1的小窗體。窗體中央顯示了五組元連續(xù)變焦系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，下面表格給出系統(tǒng)的特征數(shù)據(jù)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(jù)前固定組求解是已知前固定組焦距值出發(fā)計算系統(tǒng)外形尺寸數(shù)據(jù)，反之是從后固定組焦距值出發(fā)計算系統(tǒng)外形尺寸數(shù)據(jù)。按表中內(nèi)容填寫完畢，五組元連續(xù)變焦系統(tǒng)的外形尺寸計算工作立即自動完成。此時如果
選擇工具條上“圖文”按鈕就會顯示系統(tǒng)外形尺寸計算結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，如圖2。
圖2.外形尺寸計算數(shù)據(jù)
如果選擇工具條上“動畫”按鈕還可以顯示系統(tǒng)變焦運動的動畫效果。如圖3。
圖3.變焦系統(tǒng)變焦運動動畫
圖4.填寫初級像差系數(shù)
② 初級像差系數(shù)自動平衡
完成外形尺寸計算后就可以接著進行系統(tǒng)初級像差的平衡優(yōu)化設計。此時按“下一步”命令鈕，窗體立即出現(xiàn)下一個畫面如圖5。其中列出兩個表格，一個是要求輸入各初級像差系數(shù)的目標值，另一個要求輸入系統(tǒng)各組元的PW參數(shù)的初始參考值及其權(quán)系數(shù)。
參加優(yōu)化設計的初級像差項目可選，選擇時使用工具條上插入和刪除按鈕進行操作。以上數(shù)據(jù)輸入完畢，按動工具條上確定按鈕，計算立即完成，并顯示在下面文本框內(nèi)，如圖5。利用工具條上“圖文”菜單隨時可以單獨顯示PW自動優(yōu)化結(jié)果，得出系統(tǒng)實際像差平衡數(shù)據(jù)，最終完成五組元連續(xù)變焦系統(tǒng)的高斯光學設計。
圖5.PW自動優(yōu)化結(jié)果
③ 機械補償式連續(xù)變焦光學系統(tǒng)的凸輪曲線
所謂機械補償式連續(xù)變焦光學系統(tǒng)就是利用兩個活動組分（俗稱變焦組和補償組）各自以不同函數(shù)的運動規(guī)律沿軸向移動改變光學系統(tǒng)各組分間表面間隔距離在改變系統(tǒng)焦距的同時保持像面位置穩(wěn)定不變。在鏡頭機械結(jié)構(gòu)時往往采用凸輪結(jié)構(gòu)形式完成活動組分按要求運動。在設計凸輪機構(gòu)時必須由光學設計給出凸輪運動曲線。凸輪曲線是在設計機械補償式連續(xù)變焦光學系統(tǒng)時，為保證系統(tǒng)像面位置穩(wěn)定，用高斯光學理論計算變焦組和補償組的運動曲線。為此，在本設計時就自動計算出了系統(tǒng)凸輪曲線坐標值并繪出凸輪曲線如圖6，通過工具條上“圖文”菜單隨時可以顯示凸輪曲線的參數(shù)坐標值如圖7所示。
圖6.變焦光學系統(tǒng)凸輪曲線圖
圖7.變焦光學系統(tǒng)凸輪曲線參數(shù)表
④ 五組元連續(xù)變焦系統(tǒng)各組分對像面偏移及補償?shù)年P(guān)系
五組元連續(xù)變焦系統(tǒng)各組分對像面偏移及補償?shù)年P(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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