远摄物镜的设计优化思路分享

武汉墨光

  在一些应用领域中，例如航拍，会要求所用的物镜焦距长，同时要求结构紧凑，因此，远摄物镜由此诞生。在光学成像系统中，其总长和焦距不一定相等，总长比上焦距的值称为远摄比，远摄物镜的远摄比小于1，一般由正的前组和负的后组构成，前后组具有一定的间隔。今天我们来设计一个五片式的远摄物镜

我们根据设计要求设计指标设置中的要求（焦距、总长、F数等）设置好优化宏进行结构搜索，系统给了我们一些初始结构，我们按照远摄物镜的特点选择具有正的前组，负的后组，且中间具有一定间隔的结构。

为了方便我们校正球、色差，我们选择将前组的后两块元件进行胶合，后组元件进行胶合。我们点击ws工作表，在左边点击快捷键点击胶合，选择两元件空隙处即可得到如下结构

  我们运行默认的优化宏进行优化随后退火得到一个结构。在优化过程中我们要时时关注系统的一阶参数以及像差图，来了解我们设计的系统还有什么不足，什么因素使得系统未达设计要求，防止我们优化的方向跑偏。

通过查看系统的一阶参数图我们发现系统的焦距、F数以及像高并未达到设计要求

  而且此时系统的元件有点太厚了，因此我们在优化宏中添加控制焦距、F数，像高和元件厚度的指令给予一定权重使其优化到目标值，点击优化，随后退火，得到如下结构，随后我们查看系统的一阶参数以及像差图

我们可以看到此时系统已经达到我们预定的设计要求，我们开始着手给系统添加真实光阑，注意观察此时系统主光线汇集的位置，我们选择将光阑放在表面5上，然后将虚拟玻璃替换成成都光明的真实玻璃，最终得到如下结构，设计指标全部达到。

大家可以自己使用搜索宏搜索初始结构试着优化看看，设计要求可以先参照以上或者在此基础上做出改变，看看设计出的镜头结构或是达到的像质有何不同。