薄透鏡是光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)設(shè)計的起點。在光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)任何一組光學(xué)元件的雛形都可以認(rèn)為是有最基本的薄透鏡開始的。在光學(xué)系統(tǒng)外形尺寸計算階段首先把各組光學(xué)元件當(dāng)成薄透鏡利用高斯光學(xué)的原理進(jìn)行設(shè)計，然后通過初級像差平衡解算分配各組分P、W值，在此基礎(chǔ)上才能計算透鏡形狀系數(shù)，選擇玻璃確定表面半徑。OCAD軟件包的薄透鏡初始結(jié)構(gòu)設(shè)計就是在分配了各組分光學(xué)元件的P、W值的要求基礎(chǔ)上，選擇玻璃材料，求解透鏡表面半徑獲得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的過程。有了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)才能進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)平衡像差。

薄透鏡初始結(jié)構(gòu)設(shè)計可以根據(jù)對該組光學(xué)元件的P、W值大小確定結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度選擇單透鏡或雙膠合透鏡或單透鏡與雙膠合透鏡的組合。

OCAD光學(xué)軟件為求解薄透鏡初始結(jié)構(gòu)提供窗體如圖8。從圖中可以看出，根據(jù)對薄透

圖8 薄透鏡初始結(jié)構(gòu)設(shè)計的雙膠合透鏡設(shè)計窗口
 

鏡P、W值的要求，選擇透鏡結(jié)構(gòu)形式有單透鏡、雙膠合透鏡、單透鏡—雙膠合透鏡組合以及雙膠合透鏡—單透鏡組合等四種結(jié)構(gòu)形式。現(xiàn)以雙膠合透鏡為例，首先把對透鏡P、W值的要求填入表中作為設(shè)計依據(jù)，然后選擇使用的玻璃材料的玻璃庫名，如中國國標(biāo)玻璃GB903-87，再選擇膠合透鏡玻璃材料的王冕玻璃在前或或是玻璃在前，程序自動分別列出王冕玻璃和或是玻璃于兩個可選下拉式菜單內(nèi)。在選擇玻璃材料組合時可以人為選擇玻璃牌號，也可以利用程序優(yōu)化選擇。比如選擇優(yōu)選玻璃，此時可以利用窗體中間的滿足P、W值要求的各種玻璃組合對應(yīng)曲線，根據(jù)曲線數(shù)據(jù)拉動選擇線（圖中黑色直線）

圖9 雙膠合透鏡設(shè)計選擇玻璃窗口
 

后在窗體右側(cè)又會出現(xiàn)一個更小范圍的可選組合，如圖9。最后再進(jìn)一步具體選擇選定的玻璃組合。接著窗體內(nèi)就會自動計算出膠合透鏡的結(jié)構(gòu)參數(shù)，同時還給出該玻璃組合的形狀系數(shù)Q值與P、W值的關(guān)系曲線，如圖10。最后還可以根據(jù)右上方指針式控件左右移動彎曲透鏡，圖面自動顯示彎曲后透鏡參數(shù)的變化以及對應(yīng)P、W值的變化以修改透鏡參數(shù)。基本合格后點擊程序大窗體的“編輯”菜單中“系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)”命令，透鏡所有數(shù)據(jù)立即進(jìn)入可執(zhí)行狀態(tài)，進(jìn)而可以進(jìn)行像差評價，自動優(yōu)化等各種程序功能。完成透鏡單元的全部設(shè)計。

  
圖10雙膠合透鏡設(shè)計結(jié)構(gòu)參數(shù)確定窗口