双高斯照相物镜设计要求及系统参数设置

对于双高斯照相物镜，给出的设计要求是：

要求所有视场在30 lp/mm 时，MTF＞0.5；在50 lp/mm 时，MTF＞0.2。

注意：20%的对比度，是人眼的分辨极限，一般很少定义小于这个值的；离轴可能更糟，但也“可获得最佳”，如在30 lp/mm 时，性能降至MTF＞0.35，45 lp/mm 时，MTF＞0.20。这种照相机适用于通常将物体放在视场中央，因此对轴上视场这个要求是合理的。

双高斯是著名的设计案例，从ZEMAX 自带的ZEBASE 数据库里直接打开相应的设计结构，而不是从玻璃平面开始。ZEMAX 自带约600 多个通用设计的数据库，也是一个有用的资源，因为用一个已验证的设计开始工作，将会是一个好的开始。另外，本设计的目标实际上是处理MTF 优化和一些其他系统性能问题。

打开“Samples\Short course\sc_dbgal.zmx”文件，如图7-50 所示。查看这个结构，光阑在中间，有6 个透镜，分别是2 个双透镜和2 个单透镜。查看其结构编辑器，如图7-51 所示，加像面共有12 个表面，表面11 用F/#为3 来约束，其曲率半径有F 字母标识。

图7-50　初始结构

依据ZEMAX 建模的步骤，首先是系统参数输入。

第1 步：输入入瞳。

图7-51　镜头结构编辑器

由于系统设计要求没有直接给出入瞳直径，给出的是像方F/#为3，焦距75 mm，因此得到入瞳直径的值为25 mm。打开ZEMAX 软件，在“System Explorer”对话窗口的下拉菜单中点击“Aperture”，会发现初始结构的入瞳直径EPD 为25 mm，不需要更改。另外，要求半径比通过光线所要求的大小大1 mm，即留有1 mm 的安装余量。在“Aperture”的下拉菜单中找到“Semi Diameter Margin Millimeters”，并设置数值为“1”，如图7-52 所示。

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图7-52　设置边缘安装余量

图7-53　外接圆定义视场

第2 步：输入视场。

设计要求该系统的视场为35 mm 的胶卷，尺寸是24 mm×36 mm（长36 mm，习惯性称35 mm 胶卷）。将市场归一化为胶卷的外接圆，胶卷的对角线长度是外接圆的直径值，计算得到是43.2 mm。因此，设置的近轴像高为21.6 mm，如图7-53 所示。

因此，在“System Explorer”对话窗口的下拉菜单中，点击“Fields”下拉菜单，按照路径“Settings→Type→Paraxial Image Height”依次设置。然后在“Fields”下拉菜单中，左键双击“Field”，弹出如图7-54 所示的视场设置对话框，并按图中的数值设置3 个视场。

图7-54　设置近轴像高

第3 步：输入波长。

在“System Explorer”对话窗口的下拉菜单中，点击“Wavelengths→Settings”，并选择“F，d，C（Visible）”，如图7-55 所示，会添加3 个波长。

图7-55　设置波长

到目前为止，双高斯照相物镜的3 个系统参数已经全部设置完成。