25. 一个双高斯照相物镜的设计

导论：

双高斯照相物镜的设计思想，当β=-1时，由于其对称，彗差、畸变和倍率色差自动校正为0，利用中间两块厚透镜可以校正场曲，选取合适的光阑位置可以校正像散，在厚透镜中加胶合面使每个半部校正位置色差，并应用厚、薄透镜互相补偿球差。这样从初级像差理论来看，双高斯照相物镜可以校正所有像差。

照相物镜多对无限远物体校正像差，在结构上虽然保持对称，但具体结构参数（r，d，n）则需适当偏离于对称，以补偿β≠-1所引起的像差。

设计一个双高斯物镜，其光学特性要求为焦距55mm，视场角2ω=40度，入瞳直径26mm。

设计流程：

原始系统确定：

我们直接查找一个现有结构作为原始系统：

ZEMAX设计与优化：

系统建模：

首先输入系统特性参数，如下：

在系统孔径中选择入瞳直径，并根据设计要求输入26。

在波长设定对话框中，选择F,d，C自动加入三个波长。

在视场设定对话框中设置3个视场（0 0.7 1视场），要选择角度，如下图：

在镜头数据编辑器中输入查找出来的初始结构，如下图。

观察系统的二维结构图，如下图：

结构图有些异常，需要优化设计。

系统优化

首先建立评价函数。

打开评价函数编辑器，选择优化设置导向。如下图：

点击应用，系统已经根据上述设置自动生成一系列控制像差的操作数。

增加EFFL操作数，控制透镜的最小中心厚度，权重为1。

增加MNET操作数，控制透镜的最小边缘厚度，权重为1。

如下图所示：

返回镜头数据编辑器，为系统设置变量。将10个球面的曲率和所有透镜厚度（除两个微小的空气间隔0.1以外）都设置为变量，如下图所示：

点击优化按钮执行优化。

优化后系统的二维结构图，如下图：

查看优化后的点列图，如下图：

查看优化后的MTF，如下图：

从MTF图中看出，经过优化后，系统点列图半径虽然有所减小，但MTF反应像质仍有点差。