SYNOPSYS 光学设计软件课程五十九:短焦微型非球面投影物镜设计

投影物镜通常指LCD、DLP、LCOS等投影仪使用的物镜。

投影物镜有以下特点:

1.投影物镜的物是空间光调制器SLM,包括上面提到的LCD和DLP,它决定了物镜的视场线和分辨率,从而影响系统外形尺寸和信息量。但实际设计时会倒置设计,将其放在像面。

2.像方远心:在像空间中,出瞳位于无限远,所有视场的主光线都和光轴平行,从而和SLM垂直,这是空间光调制器物理效应的基本要求。

3.大部分物镜带有一个耦合棱镜,如LCD投影仪的X棱镜和DLP投影仪的TIE棱镜,这些棱镜厚度较大,对像差有较大的影响,是整个成像光路的一部分。

4.定焦和变焦物镜:为了适应不同的应用环境,投影物镜大部分是变焦物镜。

技术指标:

1.焦距:f=9mm,

2.相对孔径:D/f=1/1.8

3.全视场:FOV=46°

4.总长小于等于40mm

5.镜片数为5片

6.光学系统为像方远心光路

7.畸变<3%

8.成像器件DMD尺寸为1/3英寸

9.投影效果:100mm处画像对角线长85mm

10.在63lp/mm,中心线对MTF>0.45,全视场>0.3

搜索宏文件:

搜索出来的初始结构:

基本参数:

物高为-42.4475,满足100mm处画像对角线长85mm

畸变:

MTF:

由上图可知,畸变和MTF基本已满足要求。

主光线角度:

主光线角度比较小,远心度比较好主光线角度:

插入真实光阑:

注释优化宏中的关于光阑的指令,再进行优化和模拟退火(50,2,50)

替换真实玻璃

将中间三片玻璃透镜替换成真实材料

最后结果

畸变

MTF

主光线角度

由此可见,我们已经优化好了一个比较好的镜头结构,大家可以按照上面的步骤进行操作。

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