Zemax光学设计实例（71）---一个广角LCD投影物镜的设计

导论：

设计一个广角LCD投影物镜，焦距1.356in，f/2.5。

该物镜常用于将计算机形成的图像投影在一个屏幕上，所以，这会产生严重的梯形图像。为避免这一点，设计这些物镜时，幅面都比需要的大，以便上下移动物镜，减小梯形的影响。

ZEMAX仿真：

（1）系统建模：

由设计要求，在“Units”的“Lens Units”选择“inches（英寸）”。如下图：

在孔径类型中选择“Image Space F/#”，ApertureValue输入“2.5”。

如下图：

在Field Data里，选择“Angle”，输入0，43，84.5，如下图：

在波长设定对话框中，输入0.546um，0.640um，0.480um，0.590um和0.515um五个波长，0.546um为主波长，权重为1，其他4个波长的权重如下图：

然后将初始结构数据都输入到LDE中，如下图：

然后查看下初始2DLayout，如下图：

（2）系统优化：

打开MFE，选择“Tools-Default Merit Function”，在评价函数设置对话框中，选择默认的评价函数构成为“RMS+Wavefront+Centroid”。“Rings”选项为“4”， “Arms”选项为“8”。

增加以下操作数：

REAY操作数，控制实际光线在第29面上的y坐标，目标值-1，权重10；

DIMX操作数，监控最大视场的畸变大小，目标值是1，权重1；

MNEG操作数，控制第1面至第25面的最小玻璃边缘厚度，目标值是0.12，权重10；

MNEA操作数，控制第4面至第24面的最小空气边缘厚度，目标值是0.02，权重10；

MNCA操作数，控制第2面至第24面的最小空气中心厚度，目标值是0.02，权重10；

MXCG操作数，控制第1面至第25面的最大玻璃中心厚度，目标值是0.65，权重1；

TTHI操作数，控制第1面至第25面的总长；

OPLT操作数，控制第7个操作数的结果小于，目标值8.7，权重1；

RANG操作数，控制第26面Hy为1时的同Z轴向相联系的光线弧度角，目标值0，权重100；

RANG操作数，控制第12面Hy为0.5时的同Z轴向相联系的光线弧度角，目标值0，权重100；

CTGT操作数，控制第3面的中心厚度大于，目标值0.3，权重1；

CTLT操作数，控制第3面的中心厚度小于，目标值0.45，权重1；

CTGT操作数，控制第7面的中心厚度大于，目标值0.2，权重1；

CTLT操作数，控制第7面的中心厚度小于，目标值0.61，权重1；

CTGT操作数，控制第5面的中心厚度大于，目标值0.2，权重1；

CTLT操作数，控制第5面的中心厚度小于，目标值0.35，权重1；

CTGT操作数，控制第9面的中心厚度大于，目标值0.2，权重1；

CTLT操作数，控制第9面的中心厚度小于，目标值0.35，权重1；

CTGT操作数，控制第13面的中心厚度大于，目标值0.2，权重1；

CTGT操作数，控制第17面的中心厚度大于，目标值0.14，权重1；

CTLT操作数，控制第17面的中心厚度小于，目标值0.35，权重1；

CTGT操作数，控制第19面的中心厚度大于，目标值0.2，权重1；

CTLT操作数，控制第19面的中心厚度小于，目标值0.35，权重1；

CTGT操作数，控制第26面的中心厚度大于，目标值0.4，权重1；

MNIN操作数，控制第1面至第25面的最小d光折射率，目标值是1.5，权重1；

MXIN操作数，控制第1面至第25面的最大d光折射率，目标值是1.77，权重1；

MNAB操作数，控制第1面至第25面的最小阿贝色散系数，目标值是27，权重0.1；

MXAB操作数，控制第1面至第25面的最大阿贝色散系数，目标值是66，权重0.1；

如下图所示：

打开LDE，将所有面的半径，各个面的厚度设置为变量，如下图所示：

点击OPT开始优化。

查看优化后的2D Layout：

点列图：

Ray Fan图：

RMS Vs Fields：

MTF：

Field Curv/Dist：

畸变的最大位置位于0.8视场，是1.46%；全视场时下降到1.03%。