雙膠合
透鏡是
光學(xué)系統(tǒng)中不可或缺的基本光學(xué)零件之一。對(duì)于一個(gè)新設(shè)計(jì)的
光學(xué)系統(tǒng),首先根據(jù)性能要求對(duì)其進(jìn)行外形尺寸計(jì)算,然后就得開始對(duì)各光學(xué)零部件進(jìn)行初級(jí)像差設(shè)計(jì),求解每個(gè)零部件的

、C的分配值,最后根據(jù)對(duì)各個(gè)零部件的

、C要求值進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算該零部件的光學(xué)
參數(shù)(表面半徑R、表面間隔D以及其玻璃
材料)。這一整套過程就是光學(xué)系統(tǒng)的“初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”。有了系統(tǒng)的初始結(jié)構(gòu)參數(shù)才能開始根據(jù)對(duì)系統(tǒng)的
成像質(zhì)量要求進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
優(yōu)化計(jì)算,最后獲得一個(gè)滿足使用要求的系統(tǒng)結(jié)果。
~cSXBc,+ GiX3c^V"1 圖1.單透鏡初始數(shù)據(jù) f_n
3IQI={:k|D 在對(duì)系統(tǒng)零部件根據(jù)

、C求解初始結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí),首先還要根據(jù)其

、C的負(fù)擔(dān)選取零部件結(jié)構(gòu)形式,比如是單透鏡,還是膠合透鏡,還是多片復(fù)合透鏡。總之,最后都落實(shí)到單透鏡或雙膠合透鏡上,對(duì)于消色差系統(tǒng),特別多的還是雙膠合透鏡上。因此,雙膠合透鏡的設(shè)計(jì)計(jì)算在光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中十分重要。
^.iRU'{ 雙膠合透鏡是由兩片不同光學(xué)材料的膠合在一起的光學(xué)透鏡結(jié)構(gòu)形式。兩片玻璃通常一片是王冕玻璃,另一片是火石玻璃。往往要根據(jù)不同光學(xué)要求決定使用王冕在前還是火石在前,然后根據(jù)這一原則選擇具體玻璃牌號(hào)的配對(duì)。最后根據(jù)配對(duì)的兩片玻璃的光學(xué)參數(shù)計(jì)算該玻璃組合的

、C,反復(fù)選擇適合的玻璃組合,求取其

、C,看是否滿足系統(tǒng)對(duì)其

、C值的要求。這就是經(jīng)典的

、 求解法。該方法至今適用。
aaCRZKr 4gC(zJ 在本OCAD光學(xué)系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)計(jì)
軟件中在選擇“單透鏡及膠合透鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”菜單時(shí),出現(xiàn)設(shè)計(jì)窗口如圖2。
aT IzfqCM dWiNe!oY2 圖2.雙膠合透鏡初始設(shè)計(jì)窗體 w^
z ftm
H=,>-eVv* 在圖1中要求填寫透鏡的
焦距、孔徑、系統(tǒng)對(duì)該透鏡的

、C要求值,再選擇使用玻璃材料的玻璃庫(kù)名以及根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具體情況決定玻璃組合形式是王冕在前還是火石在前。然后是選擇具體玻璃配對(duì)。在選擇玻璃配對(duì)時(shí)有三種方式。
B>:U <(@S;?ZEW a. 直接選擇前后組玻璃材料
au+Jz_$) XXn3K BIf 如直接選擇前組或后組或前組和后組都直接選擇,只要分別在“前組玻璃”和“后組玻璃”下拉式菜單內(nèi)選擇“按玻璃牌號(hào)”即可直接選擇玻璃材料如圖2。玻璃材料選定后窗體上會(huì)出現(xiàn)有該對(duì)玻璃組合的滿足設(shè)計(jì)要求的初始結(jié)構(gòu)參數(shù)及對(duì)應(yīng)PW實(shí)際計(jì)算結(jié)果列于表內(nèi),同時(shí)還顯示透鏡彎曲的PW值變化曲線圖如圖4所示。
/eH37H 圖3.雙膠合透鏡玻璃選擇窗體 HM0&%
,(Zxd4?y 圖4.雙膠合透鏡初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 BXU0f%"8U
Vdxo 對(duì)于這一結(jié)果如不滿意還可以通過滾動(dòng)條移動(dòng)調(diào)整透鏡色差和初級(jí)像差值。
Z;a)P.l.> EC8Z. Uu b. 直接選擇前組或后組玻璃材料,另一塊材料根據(jù)玻璃庫(kù)內(nèi)的玻璃材料參數(shù)優(yōu)化選取
FCEmg0qdjD !KOa'Ic$V 在選取玻璃材料配對(duì)時(shí)還可以只選擇前(后)組的一片材料,另一片由程序在該玻璃庫(kù)內(nèi)所有材料依次配對(duì)幷給出相應(yīng)PW值變化曲線圖供選擇,如圖5。
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圖5.雙膠合透鏡玻璃配對(duì)曲線圖 aWJ
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QX 使用曲線圖上方滾動(dòng)條選擇合適的P值即可獲得和所選值接近的數(shù)組玻璃配對(duì)供選擇,如圖6。選擇后窗體上會(huì)出現(xiàn)有該對(duì)玻璃組合的滿足設(shè)計(jì)要求的初始結(jié)構(gòu)參數(shù)及對(duì)應(yīng)PW實(shí)際計(jì)算結(jié)果列于表內(nèi)。
h M7 SGEV 圖6.雙膠合透鏡玻璃配對(duì)組選擇 4hxP`!<
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c. 前后組玻璃材料均根據(jù)玻璃庫(kù)內(nèi)的玻璃材料參數(shù)優(yōu)化選取

、C值以及透鏡結(jié)構(gòu)參數(shù),幷列于表中,同時(shí)還顯示出透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖,如圖3。
<a$!S !Whx^B: 雙膠合透鏡初始結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算后,還可以根據(jù)透鏡的

、C實(shí)際值和目標(biāo)值對(duì)比,還可以利用圖面上的調(diào)節(jié)桿對(duì)透鏡進(jìn)行“彎曲”調(diào)整。如果還不能滿足設(shè)計(jì)要求,還可以使用“上一步”健返回到如圖2接口重新選擇玻璃配對(duì),以求得到滿意結(jié)果。