导论: 深水探险,最好应用同心整流罩,原因是深水中会受到很大的压力。 同心整流罩光窗经常使用的材料是丙烯酸,若用玻璃材料,可选择N-BK7。
如果A是整流罩的曲率中心,也是系统的入瞳,那么,远距离物体发出的一条主光线应当没有折射地通过水-整流罩界面。与整流罩的曲率半径相比,若入瞳较小,则上下边缘光线通过该界面后的角度只是稍有变化。 为了补偿水下整流罩界面的像差,并将瞳孔移到更有影响的位置,有时会使用校正系统,因为水-整流罩界面的作用类似于一个很强的负透镜,所以,在对其后的标准物镜系统调焦时会相当困难。 设计一个带有整流罩的水下物镜,焦距1.105in,f#为f/2.8,视场角是60度。 该设计的整流罩并不是严格的同心结构,由于它有一定量的负光焦度,所以形成一个反摄远系统,与其焦距相对应,有很长的后截距。 从结构原因讲,为能更好地承受深水高压,通常更愿意使用同心整流罩。 通过移动整流罩后面的四块元件来实现调焦,即使N-LAF21玻璃很贵,但直径不是很大,所以,使用也不是问题。
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0,15,30,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+Wavefront+Centroid”。“Rings”选项为“4”, “Arms”选项为“8”。 增加以下操作数: PARY操作数,指定第12面的近轴Y向坐标,目标值0.851,权重1000; TTHI操作数,控制第1面到第10面的总长度; OPLT操作数,控制第2个操作数的目标值为3.7,权重10; MNCG操作数,控制第3面至第10面的最小玻璃中心厚度,目标值是0.07,权重100; MXCG操作数,控制第3面至第10面的最大玻璃中心厚度,目标值是0.4,权重10; MNEG操作数,控制第3面至第10面的最小玻璃边缘厚度,目标值是0.04,权重100; MNEA操作数,控制第4面至第9面的最小空气边缘厚度,目标值是0.02,权重1000; MNCA操作数,控制第4面至第9面的最小空气中心厚度,目标值是0.015,权重100; DIST操作数,监控畸变大小,目标值是0,权重1; CTGT操作数,控制第11面的中心厚度大于,目标值1.4,权重1; MNIN操作数,控制第3面至第10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3面至第10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3面至第10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3面至第10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: Field Curv/Dist:
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