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四片放映物镜的优化设计

光信息科学与技术082班：XX 指导教师：XXX

（陕西科技大学电气与信息工程学院陕西西安 710021）

摘要:为物体提供适当照明并在屏幕上成放大实像的光学系统。简称投影系统。...不同需要可选用不同的物镜，例如，投影物体轮廓和外形的投影仪，物镜应较好地矫正畸变和像场弯曲；放映用物镜应能耐热，故通常不使用胶合透镜。虽然，照相物镜可以用作放映物镜，但放映物镜还是有一些不同之处。

本文介绍了根据四片放映物镜的性能指标，及焦距，相对孔径，视场角及后工作距来确定其初始结构。结合已有的参考文献找出类同结构并对其进行焦距缩放得到本课题的初始结构，以匹兹瓦物镜的变形作为基本光路布局，利用计算机在ZEMAX软件中对其进行像差校正即借助于光学镜头的优化设计程度完成，紧接着进入像质评价：按照仪器总体指标要求成像质量对镜头的像差和像差状况进行评价，直至镜头的成像质量符合设计要求。

关键词：光学镜头,ZEMAX,物镜设计,像差分析,像质评价

The Superior Design of 4-piece Type Projection Objective Lens

ABSTRACT:The optical system that to provide appropriate objects on the screen lighting and to enlarge the realities. It’s called for short as Projection system. Different needs can choose different objectives. For example, Projection objects profile and appearance of the projector. The objective should be better correction distortion and like a crooked. With the objective to heat should be shown. So don't usually use agglutination lens. Although, Photographic optical lens can be used as objective projected. But Projection Objective has some different.

According to the function and index of a fourth Projection Objective , then the focal length f’=120mm、relative aperture D/f’=1:2、field angle 2w=12.8 and the back-work length l’≥47mm.On this acco unt to define a tentative pattern of the beam path. (The cemented doublet is out of shape of Pizval )And combine the consult documents of previously to find out the similar structure of design and proceed to the next step: Focal length contract and amplify is come to the initial structure of this design. Then apply the optics design software to start aberration rectification in the computer. In other words, accomplish rectification with the aid of optical lenses’ superior design. Last but not the least, the image assessment is important. On the basis of the instrument’ s property and target and image quality to handle lens aberration、chromatic condition conduct assessment until image quality of the lens tally with require.

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KEY WORDS: Optics design, Optical lenses, ZEMAX, Aberration Analysis, Image assessment 四片放映物镜的优化设计

1 设计要求

要求设计一个四片放映物镜，光学特性要求为：焦距f＇ = 120mm ，视场角2ω

=12.8°，相对孔径D/f’ =1/2，后工作距l’≥47mm 。

2确定原始系统

2.1 选择结构参数

其结构可以看成是匹兹瓦物镜的变形。设计时先由初步的光焦度分配开始，再分步选择各透镜的初步形状，构成了一个初始结构，然后再优化设计出可用的结果。

光路的初步布局：这是一个大孔径、中等视场、中等焦距的系统。系统可以选用匹兹瓦尔型的变形，是由四片分离透镜组成。光路布局按薄透镜表示如图2-1所示。

2．2应用ZEMAX软件

数输入。在General系统通用数据对话框中设置

孔径和玻璃库。在镜片的孔径值的设置上，由于

f＇ = 120mm，D/f’ =1/2所以孔径值为60。在

玻璃库标签中键入CHINA即可。对于视视场的具

体相关设置分别选取0，4.48（0.7视图2-1 初始光路图布局

场），1.0(全视场)三个视场。打开波长对话框点击Select F, d, C(visible)自动加入三个波长，分别为486nm，587nm，656nm，其中以587nm为主要波长。并且使波长的权重全部为1。

3像差的校正及优化

（1）确定自变量：

把除了虚设的光阑平面（第5个面）以外的所有8个面的曲率半径都作为自变量加以校正。把薄透镜的厚度和透镜之间微小的空气间隔以及厚透镜的厚度和大的空气间隔作为均不作为自变量。

（2）相关参数设定：

设置玻璃厚度及空气间隔：在Editors——Merit Function——Tools——Default Merit Function 中设置，使玻璃的厚度的最小值为0.5，最大值为10，使空气间隔的最小值为0.1，最大值为100。并且使其边缘均为0.1。如图3-1所示，在默认优化函数的对话

框下选择默认的评价函数构成RMS + Wavefront + Centroid。玻璃边缘厚度设置：由上图

的二维图形可知，玻璃的形状较好，实际生产中是现实的，所以不对其边缘进行设置。由

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