预优化系统相对孔径，采用ZEMAX评价函数，分八步完成

由于初始结构大量违反边界条件，甚至从初始结构开始优化时连评价函数都不能计算，这可能是有些光线与某些折射面没有交点之故。所以，先缩小该系统的相对孔径进行预优化。

图4-168 双高斯物镜例2初始结构的点列图

图4-169 双高斯物镜例2初始结构简图

将该系统的相对孔径先缩小到，输入初始光学特性时将系统的入瞳直径取为20mm；取0°、14°、16°、18°和20°这五个视场计算光线和像差。

预优化过程中，始终采用ZEMAX程序提供的默认评价函数，整个过程分八步完成。

（1）第1步预优化 将全部十个折射面半径、六个透镜厚度和光阑前后的两个空气间隔取为变量。在评价函数中，增添一个焦距的要求f′=50mm，权重取1；增添六个限制六块透镜厚度不能再变薄的要求，权重都取1。令程序自动选择像平面，使得轴上点边缘光线在其上的交高为零。增添的要求用操作语句括号写出如下：

{EFFL（Wave）；Target，Weight}⇒{EFFL（2）；50，1}

{MNCT（Surf1，Surf2）；Target，Weight}⇒{MNCT（1，2）；3.5，1}

{MNCT（Surf1，Surf2）；Target，Weight}⇒{MNCT（3，4）；4.2，1}

{MNCT（Surf1，Surf2）；Target，Weight}⇒{MNCT（4，5）；1.8，1}

{MNCT（Surf1，Surf2）；Target，Weight}⇒{MNCT（7，8）；1.8，1}

{MNCT（Surf1，Surf2）；Target，Weight}⇒{MNCT（8，9）；4.2，1}

{MNCT（Surf1，Surf2）；Target，Weight}⇒{MNCT（10，11）；3.5，1}

（2）第2步预优化 以（1）的优化结果为基础，将全部十个折射面半径和光阑前后的两个空气间隔取为变量，将六块透镜材料改为“模型玻璃”，增加它们作为变量。在评价函数中，保留焦距的要求f′=50mm，权重取1；增添选择玻璃的边界条件，最后一块玻璃的目标值取0.02，权重取1；其余透镜的玻璃目标值取0.05，权重都取1。令程序自动选择像平面，使得轴上点边缘光线在其上的交高为0。用操作语句括号写出要求如下：(www.xing528.com)

{EFFL（Wave）；Target，Weight}⇒{EFFL（2）；50，1}

{RGLA（Surf1，Surf2；Wn，Wa，Wp）；Target，Weight}⇒{RGLA（1，9；0，0，0）；0.05，1}

{RGLA（Surf1，Surf2；Wn，Wa，Wp）；Target，Weight}⇒{RGLA（10，11；0，0，0）；0.02，1}

其中，“RGLA”的操作语句中，“Wn”是折射率的权重，“Wa”是阿贝数权重，“Wp”是部分色散的权重，此处都填0意味着取程序推荐的默认值，这样做初学者容易操作。

（3）第3步预优化 以（2）的优化结果为基础，分两步用实际玻璃取代系统中的最后两块“模型玻璃”。先替代系统中的第六块玻璃，然后再替代第五块玻璃，取代时都采用程序的匹配结果，每一块玻璃被替代后再作一次优化。

（4）第4步预优化 将第一块、第二块和第五块透镜的厚度增加为变量，将它们的最小厚度分别限制在4.5mm、5.2mm及5.2mm，权重都取1，进行一次优化。

（5）第5步预优化 再将第六块透镜的厚度增加为变量，并将第四块模型玻璃替代成实际玻璃后，再作一次优化。

（6）第6步预优化 固定第一、第二和第六块透镜的厚度，将第一、第三块模型玻璃替代成实际玻璃，并作一次优化。

（7）第7步预优化 将第二块模型玻璃替代成实际玻璃，并作一次优化。

（8）第8步预优化 将光阑前后的两个空气间隔和第六块透镜的厚度固定，并作一次优化。

通过上述八步完成预优化工作，此时镜头的光学特性参数是：f′=50mm，，2ω=40°。优化出的结构参数见表4-49，横向像差曲线如图4-170所示，点列图如图4-171所示。

表4-49 双高斯物镜例2预优化出的结构参数

图4-170 双高斯物镜例2预优化出的横向像差曲线