Zemax光学设计实例（59）---改进型三分离物镜-一种幻灯机的物镜

导论：

设计一个幻灯机的物镜，使用的胶片是35mm SLR（单透镜反射式相机）胶片，胶片对角线尺寸是1.703in，焦距为4in，f#为f/2.8，视场为24度。

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/#”，ApodizationType选择“Uniform”。

如下图：

在Field Data里，选择“Angle（Deg）”，输入0，6，12，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+Spot Radius+Centroid”。“Rings”选项为“4”， “Arms”选项为“8”。

增加以下操作数：

EFFL操作数，控制系统焦距，目标值4，权重10；

MNCG操作数，控制第1面至第8面的最小玻璃中心厚度，目标值是0.09，权重10；

MNEG操作数，控制第1面至第8面的最小玻璃边缘厚度，目标值是0.08，权重10；

MNEA操作数，控制第2面至第6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6面的最小空气中心厚度，目标值是0.015，权重10；

DIST操作数，控制畸变大小，目标值是0，权重1。

MNIN操作数，控制第1面至第8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8面的最大d光折射率，目标值是1.73，权重1；

MNAB操作数，控制第1面至第8面的最小阿贝色散系数，目标值是25，权重0.1；

MXAB操作数，控制第1面至第8面的最大阿贝色散系数，目标值是65，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图：

Field Curv/Dist：

如果使用该物镜投影一个33lp/mm的靶标，对于投影物镜处的观察者来说，这些线条形成的屏幕图像对应着1`（弧分）的张角。由于观察者在投影幻灯片的暗室中不能分辨1`张角的物体（大约2`-3`比较现实），所以该物镜的性能相当优秀了。