Zemax光学设计实例（63）---一个用于16mm电影胶片的投影物镜的设计（匹兹伐物镜）

导论：

匹兹伐物镜由两个正的透镜组组成，透镜组之间有一个很大的空气间隔，大约是物镜焦距的一半。该类光学系统有较大的负匹兹伐和值，呈现向内弯的像场，因而只适合小视场的情况。

匹兹伐物镜结构非常经济，并且f#较低。

设计一个16mm电影胶片的投影物镜，f/1.4，视场14度，焦距2in。

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0，3.5，7，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“6”， “Arms”选项为“10”。

增加以下操作数：

EFFL操作数，控制系统焦距，目标值2，权重100；

MNCG操作数，控制第1面至第6面的最小玻璃中心厚度，目标值是0.15，权重10；

MXCG操作数，控制第1面至第8面的最小玻璃中心厚度，目标值是0.65，权重1；

MNEG操作数，控制第1面至第8面的最小玻璃边缘厚度，目标值是0.06，权重10；

MNEA操作数，控制第2面至第8面的最小空气边缘厚度，目标值是0.02，权重10；

MNCA操作数，控制第2面至第8面的最小空气中心厚度，目标值是0.015，权重10；

DIST操作数，监控畸变大小，目标值是0，权重0.05。

MNIN操作数，控制第1面至第8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1面至第8面的最大d光折射率，目标值是1.76，权重1；

MNAB操作数，控制第1面至第8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1面至第8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：

在视场边缘有较严重的闪烁。

Ray Fan图：

RMS Vs Fields：

Field Curv/Dist：