在光學(xué)系統(tǒng)中，總長(zhǎng)顯然和焦距并不一定相等，它們的比（總長(zhǎng)/焦距）稱(chēng)為“遠(yuǎn)攝比”。一般情況下，遠(yuǎn)攝比會(huì)大于1，但在一些應(yīng)用領(lǐng)域中，例如航拍，會(huì)要求所用的物鏡的焦距長(zhǎng)，同時(shí)其結(jié)構(gòu)也要緊湊，相當(dāng)于要求遠(yuǎn)攝比要小于1，需要進(jìn)行遠(yuǎn)攝型物鏡設(shè)計(jì)來(lái)滿(mǎn)足對(duì)應(yīng)領(lǐng)域的需求。遠(yuǎn)攝物鏡一般由正的前組和負(fù)的后組構(gòu)成，前后組具有一定的間隔。下面我們通過(guò)一個(gè)五片式遠(yuǎn)攝物鏡的設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行聯(lián)系。

遠(yuǎn)攝物鏡的設(shè)計(jì)要求：

1.鏡頭F數(shù)：3.0

2.波長(zhǎng)：可見(jiàn)光；

3.半視場(chǎng)角：1.1°；

4.焦距：250mm；

5.鏡頭組總長(zhǎng)：121.3mm；

6.后截距：53.7mm；

7.物距：無(wú)限遠(yuǎn)；

8.像高：5mm；

9.畸變<0.5%;

10.球差-色差<±0.5mm；

11.全視場(chǎng)光斑半徑<0.01mm;

我們根據(jù)設(shè)計(jì)要求中的基本參數(shù)（F數(shù)、波長(zhǎng)、視場(chǎng)角等）設(shè)置 DSEARCH 宏進(jìn)行初始結(jié)構(gòu)的搜索。

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運(yùn)行搜索宏，系統(tǒng)會(huì)給我們生成10個(gè)初始結(jié)構(gòu)供我們作為優(yōu)化起點(diǎn)

我們按照遠(yuǎn)攝物鏡的特點(diǎn)選擇具有正的前組，負(fù)的后組，且中間具有一定間隔的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化

為了方便我們矯正球、色差，我們將前組的后兩塊元件，后組兩塊元件進(jìn)行膠合，膠合透鏡對(duì)于消色差，減小球差有很大的幫助。點(diǎn)擊 PAD 窗口上的快捷鍵打開(kāi) ws 工作表，在 PAD 窗口左側(cè)點(diǎn)擊快捷鍵選擇膠合功能，點(diǎn)擊兩元件空隙處即可。

搜索出初始結(jié)構(gòu)后，系統(tǒng)會(huì)默認(rèn)創(chuàng)建一個(gè)優(yōu)化宏文件，您可以在其中看到我們事先編寫(xiě)的 DSEARCH 搜索宏時(shí)設(shè)置的優(yōu)化目標(biāo)以及系統(tǒng)自動(dòng)生成的優(yōu)化函數(shù)，運(yùn)行默認(rèn)的優(yōu)化宏隨后退火得到一個(gè)結(jié)構(gòu)。在優(yōu)化過(guò)程中我們要實(shí)時(shí)關(guān)注系統(tǒng)的一階參數(shù)以及像差圖來(lái)了解設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中系統(tǒng)還有什么不足，什么因素導(dǎo)致，防止我們優(yōu)化的方向跑偏。

在命令窗口中輸入 SPEC 查看此初始結(jié)構(gòu)的一階參數(shù)

可以看到系統(tǒng)的焦距、F數(shù)、以及像高與設(shè)計(jì)要求不符，并且可以看到此時(shí)系統(tǒng)的元件有點(diǎn)太厚了，我們接下來(lái)在優(yōu)化宏中添加對(duì)焦距、F數(shù)、像高和元件厚度的指令，給予一定的權(quán)重，再次運(yùn)行優(yōu)化宏并進(jìn)行退火

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再次在命令窗口中輸入 SPEC 查看此初始結(jié)構(gòu)的一階參數(shù)

可以看到系統(tǒng)的一階參數(shù)已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，打開(kāi)畸變圖、全視場(chǎng)光斑尺寸圖以及球差-色差圖

可以看到此時(shí)系統(tǒng)的一階參數(shù)以及像差要求達(dá)到了我們?cè)O(shè)計(jì)的要求，隨后我們開(kāi)始給系統(tǒng)添加光闌，觀察到主光線匯集的位置，點(diǎn)擊 PAD 窗口上方快捷鍵打開(kāi) WS 工作表，選擇將光闌置于表面5上并更新工作表。

注釋掉優(yōu)化光闌的命令行再次運(yùn)行優(yōu)化宏

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隨后在命令窗口中輸入 MRG ，選擇替換為成都光明的真實(shí)玻璃

替換玻璃后，在優(yōu)化宏注釋掉優(yōu)化玻璃模型的命令行，運(yùn)行優(yōu)化宏，退火

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最終經(jīng)過(guò)優(yōu)化后得到如下結(jié)構(gòu)

再次打開(kāi)對(duì)應(yīng)的像差圖進(jìn)行查看

最終設(shè)計(jì)出的遠(yuǎn)攝物鏡像差已經(jīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)完成。

很高興您選擇 SYNOPSYS 來(lái)設(shè)計(jì)您的鏡頭，它可以快速的做出非常好的設(shè)計(jì)。