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ZEMAX光学设计实例（128）---一个典型的天塞物镜的设计

2021-12-20 10:18| 发布者：Davis| 查看：5118| 评论：0|原作者: 小小光08

摘要：本文介绍了ZEMAX光学设计软件下关于天塞物镜的设计过程，包括技术指标、系统参数设置、优化以及拦光操作等内容，旨在探讨如何利用ZEMAX进行更好的光学设计，提高像质。

引言：

天塞（Tessar）物镜是在柯克物镜的基础上演变而来的，或者说它是柯克三片式物镜的改进型。

由于天塞物镜把柯克物镜的一个正透镜改为双胶合，增加了一个胶合面，并添加了一种玻璃，变量更多，像质更好。

技术指标：

设计一个有限共轭距的柯克三片式物镜，技术指标如下：

波段	F	ω	BFL	f`	OD	ω/F
VIS	2.5	25.0°	79.8mm	100mm	Inf	0.17

设计流程：

（1）设置系统参数。

在系统通用对话框中设置孔径，在孔径类型中选择“ParaxialWorking F/#”，并根据设计要求输入“2.5”；

在视场设定对话框中设置3个视场（0、0.7、1），要选择“Angle”，如下图：

在波长设定对话框中，选择F,d,C，如下图：

（2）初始结构

初始结构的LDE如下图：

查看此时的2D Layout，如下图：

查看点列图：

（2）优化

打开MFE，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+Chief Ray”。“Rings”选项为“3”， “Arms”选项为“6”。

设置操作数如下：

需要说明的是：

EFFL操作数，给定目标值100，目标值为0.02；

TTHI操作数，surface 1-7，物镜长度，并用OPLT操作数给出上限为65mm，权重0.02；

CTGT操作数，surface 7，像距大于70mm，权重0.02；

DIMX操作数，畸变，目标值为2.5（%），权重为0.02；

将所有面的半径、厚度都设置为变量，进行优化。

优化后的LDE，如下图：

查看优化后的2D Layout：

点列图：

Ray Fan：

（3）拦光操作

当双胶合透镜直径为46mm时，靠近上光线的光束被胶合物镜的外径拦掉了，如下图：

双胶合透镜的外径把弥散很大的光束给拦住了，此时，1视场的弥散斑RMS Radius约为54um。

如果加大双胶合透镜的直径到60mm，则弥散很大的那部分光束将进入系统参与成像，此时，1视场的弥散斑RMS Radius变为约106um。

对于大视场大孔径物镜，拦光操作往往是改善像质的有效方法。

由于拦掉的只是小部分边缘光束，一般对相对照度的影响不大。

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