投影物鏡通常指 LCD、DLP、LCOS 等投影儀使用的物鏡。投影物鏡有以下特點：

1. 投影物鏡的物是空間光調(diào)制器 SLM，包括上面提到的 LCD 和 DLP ，它決定了物鏡的視場線和分辨率，從而影響系統(tǒng)外形尺寸和信息量。但實際設(shè)計時會倒置設(shè)計，將其放在像面。

2. 像方遠(yuǎn)心：在像空間中，出瞳位于無限遠(yuǎn)，所有視場的主光線都和光軸平行，從而和 SLM 垂直。這是空間光調(diào)制器物理效應(yīng)的基本要求。

3. 大部分物鏡帶有一個耦合棱鏡，如 LCD 投影儀的 X 棱鏡和 DLP 投影儀的 TIE 棱鏡，這些棱鏡厚度較大，對像差有較大影響，是整個成像光路的一部分。

4. 定焦和變焦物鏡：為了適應(yīng)不同的應(yīng)用環(huán)境，投影物鏡大部分是變焦物鏡。

本文將展示使用 SYNOPSYS 軟件進行離軸反射式光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)的設(shè)計。

第一步是確定設(shè)計目標(biāo)參數(shù)，以下為本次設(shè)計的目標(biāo)：

波長：F，D，C（visible）

F#：2.4

工作距離：850mm

像高：11.363mm

物高：422mm

焦距：25mm

半視場角：26.4°

系統(tǒng)總長：不超過125mm（保護玻璃厚度25mm ）

鏡片數(shù)：不超過10片

CRA：<0.2°

全視場畸變:<0.5%

全視場MTF：>0.4@46lp/mm

全視場相對照度:>80%

根據(jù)要求設(shè)置定焦鏡頭初始結(jié)構(gòu)的搜索宏文件：

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運行搜索宏可以得到10個初始結(jié)構(gòu)，選擇合適的初始結(jié)構(gòu)：

現(xiàn)在查看像差指標(biāo)是否達(dá)到設(shè)計要求，分析數(shù)據(jù)結(jié)果來針對性的進行對光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化：

基本參數(shù)

全視場MTF：@46lp/mm（1視場未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)）

畸變（1%左右未達(dá)到要求）

相對照度（在0.6左右，未達(dá)到要求）

針對以上的像差分析后，先利用初始系統(tǒng)生成的優(yōu)化宏進行初步的優(yōu)化退火過程，模擬退火參數(shù)：50 20 50

得到以下結(jié)構(gòu)：

插入真實玻璃：

針對性地對分析指標(biāo)進行優(yōu)化宏的修改，增加控制指令命令行（修改評價函數(shù)權(quán)重控制 MTF，通過增加命令行以及對應(yīng)命令行權(quán)重來控制系統(tǒng)畸變）：

優(yōu)化完畢后在第7表面前插入光闌（如下圖），并注釋掉光闌優(yōu)化變量，繼續(xù)進行優(yōu)化：

【評論留言聯(lián)系工作人員獲取代碼】

優(yōu)化后得到以下結(jié)構(gòu)：

查看像差指標(biāo):

基本參數(shù)

全視場MTF：@46lp/mm（>0.4）

畸變（<0.5%）

相對照度（>0.8）

至此，一個定焦投影物鏡就搭建完畢了，各位讀者可以自行嘗試對本文案例的搭建，也可以嘗試提高指標(biāo)要求搭建得到更好的鏡頭結(jié)構(gòu)。本文中使用的是球面進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，所以在一定指標(biāo)和邊界條件的限制下像質(zhì)會處于一個極限狀態(tài)無法繼續(xù)優(yōu)化，在下一期的課程中將會展示加入非球面進行設(shè)計的方式，感謝閱讀，敬請期待！