OCAD应用：多档变形系统设计

双光楔变形系统可以作为非对称扩束或图形变形的双光楔附加系统。该系统利用双光楔消色差及两组胶合光楔的不同倾斜角度，可以改变系统视场角度，再加上光楔子午及弧矢两个不同方向的主要使系统在两个不同方向上放大倍率不同可以构成使像面变宽或变窄的变形系统。双光楔变形系统被广泛应用于宽银幕电影（视频）的拍摄及放映方面极其方便有效。图1显示了变形系统在两个不同方向的光学示意图。图2显示了变形系统变形图像示意图。左侧为矩形图像变形，右侧是圆形图像变形效果图。图中红色图形为变形前物方原形，蓝色为变形后像方效果。

图1.双光楔变形系统两个方向光路示意图

图2.双光楔变形系统变形图像示意图
 

图3.双光楔变形系统精度分析图
 

利用一对双光楔的转动改变光楔转角可以获得多档位不同变形比的可调变形比系统，如图4。

图4.双光楔变形系统多档位变形图像示意图
 

在设计双光楔变形系统前，必须首先设计好系统结构参数初步构架。利用双光楔消色差原理选择光学材料以及每块光楔的楔角，然后确定系统总面数以及光楔所在位置，如图5。
 

图5.双光楔变形系统初始结构参数表
 

然后通过OCAD程序主界面“设计”菜单中“双光楔变形系统设计”命令，根据对变形系统设计要求进行系统设计。设计界面如图6。在设计界面左上角有一个变形系统类型选项，通过下拉式菜单可以选择固定变形系统或多档变形系统两类不同模式。
 

图6.双光楔变形系统设计界面
 

多档变形系统设计

有时需要利用调整系统内双光楔的倾斜角度可以获得不同变形效果，多档变形系统是在固定变形系统的基础上可以完成多个变形效果的系统。通过选择“多档变形系统”选项后可以获得多档变形系统设计窗体，如图7。

设计方法基本好固定变形系统的方法一致。首先根据要求设计好一个变形位置后，用鼠标点击上方表格中对应序号后，程序将把变形系数、第一双光楔前表面倾斜角度以及第二双光楔前表面倾斜角等设计结果自动移植到对应表格内，重复几次即可完成多档变形系统设计。
 

图7.双光楔多档变形系统设计界面
 

作为双光楔变形系统在平行光路内是系统的视场变形系统，在会聚系统内可以是孔径光线的变形系统，用以对子午和弧矢两个不同方向的变形扩束。

图8.双光楔孔径扩束示意图