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

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：

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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

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。