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:
Zr$D\(hX HC(o;,spO 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。
Vl0Y'@{ JeU1r-i 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。
Tu-I".d+ 884 -\M"h 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,对像差有较大影响,是整个
成像光路的一部分。
4\(|V
fy 1'SpJL1u~ 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。
y.?Q 9RJFj?^" 本文将展示使用 SYNOPSYS
软件进行离轴反射式
光学系统初始结构的设计。
p@%H.
5&& c}D>.x|] 第一步是确定设计目标
参数,以下为本次设计的目标:
&|c] U/_w js)I%Z 波长:F,D,C(visible)
!E_RD,_ F#:2.4
`lN
Z|U 工作距离:850mm
?oQAxb& 像高:11.363mm
+ wF5( 物高:422mm
B}npom\tC 焦距:25mm
yrV]I(Xe 半视场角:26.4°
HOlMj!. 系统总长:不超过125mm(保护玻璃厚度25mm )
zmh5x{US1 镜片数:不超过10片
Q7SRf$4 CRA:<0.2°
d6{0[T^L 全视场畸变:<0.5%
F/0x`l 全视场MTF:>0.4@46lp/mm
& 6~AY:0r 全视场相对照度:>80%
4zx_L8#Z :1e'22[=. 根据要求设置定焦
镜头初始结构的搜索宏文件:
X.JPM{]
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.$s=E8fW
=pn(56 Nt_7Z 运行搜索宏可以得到10个初始结构,选择合适的初始结构:
07A2@dx
E?F?)!%
y<n<uZ;
@-Ln* 3n 现在查看像差指标是否达到设计要求,分析数据结果来针对性的进行对
光学系统的
优化:
DK }1T
)*_n/^m 基本参数
t$5)6zG
T.iVY5^<
G,A;`:/ 全视场MTF:@46lp/mm(1视场未达到标准)
'tun;Y
Ar1X
mHq
,v>|Ub, 畸变(1%左右未达到要求)
~VaO,8&+L h} <Ie < iM{UB=C
!-Md+I_ 相对照度(在0.6左右,未达到要求)
_:.'\d( cS#m\O R#33ACCX
L*Q#!_K0P 针对以上的像差分析后,先利用初始系统生成的优化宏进行初步的优化退火过程,模拟退火参数:50 20 50
e*jfxQ=qG !UW{xHu iV8O<en&i :H`Z.>K 得到以下结构:
50^T\u $sBje*; iXFN|ml b1frAA 插入真实玻璃:
e8$OV4X _0=$ 2Y^ u4;#~##
oEnCe
CAV
Q[r5y 针对性地对分析指标进行优化宏的修改,增加控制指令命令行(修改评价函数权重控制 MTF,通过增加命令行以及对应命令行权重来控制系统畸变):
_#rE6./@q Fg-4u&Ik BSbi.@@tp 优化完毕后在第7表面前插入光阑(如下图),并注释掉光阑优化变量,继续进行优化:
Pg/$N5-> ctWH?b/ua 5W~-|8m
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Aq"<#:
R7-+@ 优化后得到以下结构:
jbK<"T5 g7nqe~`{ Zi~-m]9U
u[2B0a k&8&