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，從而影響系統外形尺寸和信息量。但實際設計時會倒置設計，將其放在像面。

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

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：為了適應不同的應用環境，投影物鏡大部分是變焦物鏡。

本文將展示使用 SYNOPSYS 軟件進行短焦微型非球面投影物鏡的設計，與上次課程不同的地方是本次設計中使用了非球面面型進行搭建。

第一步是確定設計目標參數，以下為本次設計的目標：

技術指標：

1.焦距 f=9.5mm ；

2.相對孔徑 D/f=1/1.8；

3.全視場角 FOV=46°；

4.光學總長控制 40mm 以內；

5.系統總的鏡片數量5片以內；

6.系統最好能使用遠心光路；

7.全視場畸變小于4%；

8.在鏡頭分辨率55lp/mm處，中心視場 MTF 不小于45%，周邊視場 MTF 不小于30%

根據要求設置定焦鏡頭初始結構的搜索宏文件：

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運行搜索宏可以得到10個初始結構，選擇合適的初始結構：

現在查看像差指標是否達到設計要求，分析數據結果來針對性地進行對光學系統的優化：

• 基本參數
• 
  

• 全視場 MTF ：@55lp/mm（未達到標準）

• 畸變

• 主光線角度

• 相對照度（在0.6左右，未達到要求）

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

得到以下結構

插入真實玻璃，運行自動生成的優化宏，然后輸入 MRG 替換真實材料。只有中間三片是球面玻璃，因此只選擇表面3到7

優化完畢后在第5表面前插入表面，并設置為真實光闌：

注釋掉優化宏中的 VY 0 YP1，運行優化退火（50,2,50），針對性地對分析指標進行優化宏的修改，增加控制指令命令行（修改評價函數權重控制 MTF ）再次進行優化退火：

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優化后得到以下結構：

查看像差指標：

• 基本參數

• 全視場MTF：@55lp/mm（>30%）

• 畸變（<4%）

• 主光線角度

• 相對照度（>0.8）

• 鏡頭數據

至此，采用前后兩片非球面+中間三片球面透鏡進行設計的一個非球面短焦投影物鏡就搭建完畢了，達到了設計要求的同時也保證了投影鏡頭良好的遠心度，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要求搭建得到更好的鏡頭結構，感謝閱讀。