初始结构的优化选择方案

选用《光学设计手册》(李士贤、郑乐年著,北京理工大学出版社,1990年)P229第一个镜头,具体结构参数如表4-6所示。

表4-6　天线选用的初始结构数据

其主要光学特性为:f′=52.87,D/f′=1/1.5,2ω=30°,物位于无限远,工作波长在可见波段。考虑到许多无色玻璃透过的光谱波段可高达2μm,所以本例可以选用该初始结构。使用时,要做如下修改:①将工作波段改成中间波长为1.55μm,校正色差的波长为1.53μm和1.57μm;②将结构以焦距由f′=52.87mm放大到f′=60mm。下面详细说明这些修改的操作方法。

由Editors→Lens Data Editor→输入初始结构数据。透镜数据编辑器(LDE)的输入结果屏幕拷贝图如图4-15所示。孔径光阑放在第1光学面上,第8面到Image的距离(即像距)可以取为近轴像距。确定方法为:用鼠标单击Lens data Editor中第8面的Thickness栏,选择该栏并右击鼠标,从弹出的下拉选项中,选取Marginal Ray Height,设置Height和Pupil Zone均为0,表示近轴;确定以后,该栏计算得的数据后带有“M”。(www.xing528.com)

图4-15　Lens Data Editor中输入的原始结构数据

选择System→Wavelength…→波长输入对话框,输入波长1.53,1.55,1.57,选择主波长(Primary)为1.55,选择OK。选择System→Fields…→视场输入对话框,选择Angle,在Yfield框中输入视场1为0,视场2为0.05,表示物点在子午面内,选择OK。选择System→General…→Aperture→孔径输入对话框,选择Aperture Type为Entrance Pupil Diameter,在Aperture Value中,先任意输入一个数,如33,选择OK。

此时,从主窗口状态栏中可以知道EFFL(系统焦距)、WFNO(系统F数)、ENPD(入瞳直径)、TOTR(系统由第1面到最后一面的长度)。

选择Tools→Make Focal→输入数据60,然后选择OK,完成焦距缩放。选择System→General…→Aperture→孔径输入对话框,选择Aperture Type为Entrance Pupil Diameter,在Aperture Value中,修改数据为50(由技术要求中的焦距与相对孔径计算得到),选择OK。并将厚度(Thickness)一栏数据做归整后,得到优化前的初始结构数据屏幕拷贝图如图4-16所示,此时系统焦距为f′=60.088 3,相对孔径为1/1.234,总长为69.009 4,系统弥散圆很大,如图4-17所示,半径为331.271μm和332.637μm,需要进行优化,改善质量。