OCAD应用：固定变形系统设计

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
 

固定变形系统设计
 

固定变形系统是系统中两块双光楔在使用中固定不变。固定变形系统设计就是要求取这两块双光楔在系统内的具体位置，即双光楔前表面与光轴的角度。设计前先填写对系统的设计要求，其中包括变形系统变形比的目标值以及设计允许公差值，填写两块双光楔的楔角值。其中前光楔楔角是指双光楔中前一光楔的楔角角度，后光楔楔角是指双光楔后表面和双光楔前表面的楔角角度值，也就是整个胶合双光楔的楔角角度值。以上数据填写完毕，只要手动调整表格上方指针式控件，随着指针的移动，一边可以看出表格内“第1组光楔”的倾斜角度，同时还在 “实际变形系数”数据栏内显示具体设计值，直到满足设计要求。设计出第1组光楔的倾斜角度后，还要保证系统出射光轴与入射光轴一致，此时只要点击窗体左上角“确定”按钮，整个设计工作全部完成。为验证设计结果，可以通过绘制光学系统结构示意图得到检验。