OCAD应用：双高斯照相物镜系统结构优化设计
双高斯照相物镜属于中等视场及中等相对孔径的典型照相物镜，其结构形式如图1所示。图1.双高斯照相物镜结构形式
该类型镜头结构简单，成本低，容易满足使用要求。目前市场上也有大量镜头设计专利可供选用。由于具体设计需要满足不同设计指标，引来的专利数据不可能直接拿来就用，大部分都还需要光学设计者进行二次修改设计，利用光学软件进行进一步优化设计，以满足具体设计要求。然而，也不是任何一个设计者拿来专利都可以优化出来一个优质照相镜头的，还必须了解该形式镜头的设计思想，各结构参数对系统像质的贡献，熟练地掌握系统内涵才便于得心应手的处理镜头优化工作。OCAD给出双高斯照相物镜初始设计的思路及方法就是为使设计者了解该镜头的设计思路及各结构单元的功能，掌握设计及优化技巧。
由于双高斯照相物镜结构的对称性，原则上所有横向像差都能自动补偿，因此在设计思路上只着眼于纵向像差的平衡设计。为此在设计过程中首先从设计其半部系统入手，然后再经过镜像处理形成双高斯照相物镜的全系统。双高斯照相物镜的半部系统在其系统光栏后只包括一个双胶合透镜和一片单透镜组成，如图2。
图2.双高斯照相物镜半部系统
初始结构设计实际上只是系统高斯光学设计阶段。在这一阶段里只考虑系统在满足初级像差的要求下求解系统初始结构，获取系统基础结构参数，为系统相差平衡，优化设计建立基础。
在初始设计阶段，把双胶合物镜当成一个厚透镜，单透镜当做一个薄透镜处理。双胶合的厚透镜通常还宣称一个等折射率无光焦透镜。由于双高斯物镜在初始设计阶段只考虑纵向像差的影响，具体地说，只考虑系统初级像差的SⅠ、SⅢ、SⅣ及CⅠ的影响。为此，其中单透镜主要负担平衡轴向球差SⅠ的作用，厚透镜两块玻璃的选择及光焦度分配影响系统色差CⅠ，透镜厚度及光字段置影响着系统场曲及象散的大小。由此设计思路，系统结构设计步骤如下。
在设计之前，先打开设计窗口如图3。填写设计要求，其中包括：系统焦距、系统孔径、视场角度以及应满足的初级像差系数值SⅠ、SⅢ、SⅣ及CⅠ等。然后按顺序选择单透镜的玻璃材料以及双胶合厚透镜的玻璃组合。选择厚透镜的玻璃组合时一般是按照等折射率的匹配原则选取。
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