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phoenixzqy

2014-04-23 22:10

變焦曲線的編程計(jì)算及升力角調(diào)整

變焦曲線的設(shè)計(jì)及升力角的調(diào)整，均應(yīng)該由光學(xué)設(shè)計(jì)師來完成，而不是交給機(jī)械設(shè)計(jì)師，為難機(jī)械設(shè)計(jì)師。

有朋友看到日本人的光學(xué)設(shè)計(jì)圖紙，有手動(dòng)計(jì)算的變倍曲線，嘆為觀止。

其實(shí)，手動(dòng)計(jì)算很簡單，只不過我們用軟件太多，把光學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)都給忘掉了。（這就像人類是猴子的時(shí)候，爬樹都很厲害。現(xiàn)在看到有人徒手上樹摘椰子，覺得很厲害，其實(shí)人類先前，誰爬樹都很厲害。）做設(shè)計(jì)都用軟件，做變倍曲線用插值、優(yōu)化，提高mtf用操作數(shù)硬拉的方法。插值那個(gè)方法還不錯(cuò)，硬拉mtf這個(gè)，就很不好了。光學(xué)系統(tǒng)沒有那樣的能力，硬拉是沒有用的。

很多做變倍曲線，都采用在軟件里差值的辦法。我公司一同事早幾年參加過北理某老師的培訓(xùn)，也這么講的。插值，讓軟件優(yōu)化。我做事比較偷懶，做什么都想找到快捷的方法。因此，在做變倍曲線的時(shí)候，查了一些資料，寫了計(jì)算的一個(gè)小程序，這樣調(diào)整升力角方便一些，尤其是一些鏡片移動(dòng)距離過長的。

首先，要有一個(gè)已經(jīng)校正好的變倍系統(tǒng)。

（1）實(shí)際透鏡轉(zhuǎn)換到理想透鏡之后，將變倍組、補(bǔ)償組、固定組等透鏡組，轉(zhuǎn)換成理想透鏡；轉(zhuǎn)換成理想透鏡之后，可以根據(jù) 變焦系統(tǒng)的高斯解分析方法，把各理想透鏡之間的間距計(jì)算出來。
實(shí)際透鏡到理想透鏡的轉(zhuǎn)換，需要用到主平面的知識(shí)。這些都是《工程光學(xué)》、《應(yīng)用光學(xué)》里老生常談的問題了。可能現(xiàn)在大家用軟件多了，都不太注意這些知識(shí)了。其實(shí)想要把軟件使用好，發(fā)揮最大的功能，很多時(shí)候，數(shù)學(xué)知識(shí)和光學(xué)知識(shí)就顯得非常重要了。

（2）變焦系統(tǒng)高斯解的分析方法變焦系統(tǒng)高斯解的分析方法，可參看《變焦光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)》。我在這里簡單說一下：一個(gè)透鏡焦距為f，如果物象不在透鏡的同一側(cè)，那么，如果物和像距離小于4f，那么這個(gè)透鏡是補(bǔ)償不了這樣的一段光路；如果距離大于4f，那么透鏡有兩個(gè)補(bǔ)償?shù)奈恢茫?jì)算曲線時(shí)，選取和變倍組放大倍率變化趨勢(shì)相同的那個(gè)解。

（3）理想透鏡間隔轉(zhuǎn)化到實(shí)際間隔這一步是第一步的反過程。
求出各理想透鏡之間間距之后，剩下的就是轉(zhuǎn)化到實(shí)際透鏡了。

（4）升力角的調(diào)整以兩組元為例，如果一個(gè)是以直線運(yùn)動(dòng)的話，另一個(gè)的運(yùn)動(dòng)是按照二次曲線來的。勢(shì)必造成一端升力角大，一端升力角小。
我們可以調(diào)整直線運(yùn)動(dòng)的那個(gè)組元，讓他的移動(dòng)也是曲線，我們可以設(shè)定其運(yùn)動(dòng)曲線，讓其升力角小的那一端，配合另一組元升力角大的那端，從而降低扭轉(zhuǎn)時(shí)需要的力。

大概就這么多吧。其實(shí)就是根據(jù)近軸光學(xué)，求出主平面，轉(zhuǎn)換成變焦系統(tǒng)的方程組，然后解幾個(gè)方程，再變換回實(shí)際系統(tǒng)。