简单光学镜头优化设计——-5倍显微物镜的优化设计

1、简单光学镜头优化设计 设计任务（1） -5×显微物镜的优化设计姓 名：洪梅华 学 号：201028015926012 培养单位：中国科学院微电子研究所专 业：微电子学与固体电子学 任务要求：-5×显微物镜的优化设计利用 ZEMAX 程序优化设计一个-5×显微物镜。先依据初级像差理论解出初始结构，然后在计算机上进行优化，找到一个像质较优的解。-5×显微物镜展开的光路如下简图 1-1 所示。图 1-1 -5×显微物镜展开光路简图具体设计任务的要求为：（1） 焦距 f ¢ = 23.6mm ；数值孔径 NA = 0.15(u ¢

2、= 0.15 rad ) ；线视场 2 y = 15mm ；按照计算光路的方向，横向放大率 b = -1/ 5´ ；（2） 光路中有一块棱镜，展开长度为 d = 38.63mm ，材料是 K9 玻璃。它离物平面24.19mm ，即 l1 = -24.19mm ；离物镜 92mm ，即 d 2 = 92mm ；（3） 镜头采用双胶结构，孔径光阑安放在物镜上； （4） 镜头只消球差，彗差和位置色差； （5） 像质按显微物镜像差允限要求；（6） 该显微物镜用于目视观察，对 d 光消单色像差，对 F 光和 C 光消色差。 （7） 用 PW 方法选出玻璃对，解出初始结构；（8） 利用 ZEMA

3、X 程序优化初始结构，使像质达到像差公差要求； （9） 这个低倍显微物镜的相差公差是：A、 球差：球差的公差有两部分构成，即全口径边缘轴向球差 d Lm¢ 和剩余轴向球差 d L¢ 。球差的公差为：d L ¢£l= 0.026( mm)mn¢u¢2md L ¢ £6l= 0.155( mm)n¢u¢2m上式中， l 是 d 光波长， n¢ 和 um¢ 分别是像方折射率和像方最大孔径角。B、 位置色差： 由于不同波长（色光）的球差一般不同，所以光学系统中存在色球差。对于双胶合这

4、种结构简单的镜头，一般只要求在 0.707 孔径处得位置色差为：L ¢- L ¢£l= 0.026( mm)FCn¢u¢2mC、 正弦差 OSC¢：正弦差 OSC¢的公差要求是： OSC¢ £ 0.0025设计步骤一：依据初级像差理论求解初始结构1、 棱镜的初级像差数据计算：近轴情况下，按照计算光路，物方数值孔径为：u1 = u ¢ / g = u ¢b = 0.15 ´( -1/ 5) = -0.03rad棱镜的等效空气为：d ¢ = d / n =38.63=

5、25.4753mm1.51637物方视场角为：u p =y=7.5=7.5= -0.05294radl1 -d ¢-d2-24.19-25.4753-92 -141.6653由附录 B 提供的公式，计算出平行平板的有关像差系数如下：41- n2-5S= ud= -1.166 ´10mmn3Ip1S= u 3u1 d1- n2= -2.058 ´10-5 mmIIp1pn3C= u2d (1 - n)= -1.218 ´10-4mmn n2Ip1式 中 u1 = -0 . 0 3r a d为 物 镜 的 物 方 孔 径 角 ； u p = -0 . 0 5

6、 2 9r4a d为 物 方 视 场 角 ；d = 3 8 . 6 3m m为棱镜展开后平板的厚度； n = 1.51637 和n = 64.13 分别是 K9 玻璃的折射率和阿贝数；像差系数的下标 p 表示该系数是属于棱镜的。2、 解消像差方程：设用物镜的初级像差去平衡棱镜的初级像差，由附录 C 的公式，有üS I= hP = -SIpïS IIï（1-1）= h p P + JW = -SIIp ýjï2ïC I= h å= -CIpnïþ式中， SI 、 SII 和 CI 分别是希望物镜具有的初级球

7、差系数、初级彗差系数和初级位置色差系数；h 和 hp 分别是轴上点满孔径近轴光线及最大视场近轴光线在物镜上的投射高度；J 是物镜的光学不变量，它们的值可由已知数据得到，它们分别为：h = u1 (l1 -d ¢-d 2 ) = ( -0.03) ´( -141.6653) = 4.25mmhp = 0J = nyu1 =1´( -7.5) ´( -0.03) = 0.225mm将 SIp 、 SIIp 、 CIp 及 h 、 hp 、 J 值代入（1-1）式得：P = 2.7435 ´10-6， W = 9.1467 ´10-5 ，

8、C=1.218 ´10-4 mmI、 第1步将P和W规化至 3hj = 1由附录 D 提供的式（D-3）、式（D-4）和式（D-7），有P-4P=( hj)3= 4.6976 ´10W-3W=( hj)2= 2.8204 ´10CI-4CI=2=1.5914 ´10hju1 = u1 = -0.16659rad hj其中，j 是物镜的光焦度， j = 1/ f ¢ 。4、 第 2步将 P 和W 规化到无限远由附录 D 提供的式（D-4）有 ¥ ¥2(3 + 2 m)P= P+ u1 (4W+1) -u1 ¥(2 +

9、 m)W= W + u1m » 0.7值代入得将已得出的 P 、W 和 u1 ¥= 9.6129 ´10-3P ¥= -4.4697 ´10-1W5、 求 P0由附录 D 提供的式（D-6）有 ¥¥2 ¥ ¥+ 0.15)2» -0.06535P0 = P- 0.85(W-W0 )» P- 0.85(W其中，对于冕牌玻璃在前（正透镜在前）的玻璃对，W0 » -0.1 ；对于火石玻璃在前（负透镜在前）的玻璃对， W0 » -0.2 。这里取它们的平均值 W0 

10、7; -0.15 。6、 选物镜玻璃对表中找出物镜的玻璃对及相关据已得的 CI和 P0数据，在附录 F 的双胶薄透镜 P0、 Q0数据。现选出 5 对玻璃对，以资比较。（1）第 1 对玻璃对为（BaK7，ZF3），这是冕牌玻璃在前的玻璃对，其中 BaK7 的折射 率 和 阿 贝 数 分 别 为 n1 =1.56889 ， n1 = 56.11 ； ZF3 的 折 射 率 和 阿 贝 数 分 别 为n2 =1.71742 ，n2 = 29.52= 0= -0.11= -4.3 。这对玻璃，当 CI时， P0， Q0（2）第 2 对玻璃对为（K3，ZF2），这也是冕牌玻璃在前的玻璃对，其中 K3

11、的折射率和阿贝数分别为 n1 =1.50464 ，n1 = 64.77 ；ZF2 的折射率和阿贝数分别为 n2 =1.67268 ，n2 = 32.25= 0= -0.03= -4.3 。这对玻璃，当 CI时， P0， Q0（3）第 3 对玻璃对为（ZF2，BaK2），这是火石玻璃在前的玻璃对，其中 ZF2 的折射率 和 阿 贝 数 分 别 为 n1 =1 . 6 7 2 6，8 n1 = 32.25 ； BaK2 的 折 射 率 和 阿 贝 数 分 别 为n2=1.53998，2= 59.71。这对玻璃，当= 0时， = -0.03， = 5.05。nCIP0Q0（4）第 4 对玻璃对为（F

12、2，QK3），这也是火石玻璃在前的玻璃对，其中 F2 的折射率和阿贝数分别为 n1=1.61294 ，n1 = 36.98 ； QK3的 折 射 率 和 阿 贝 数 分 别 为n2=1.48746，2= 70.12。这对玻璃，当= 0时， = -0.03， = 5.22。nCIP0Q0（5）第 5 对玻璃对为（QK3，ZF3），这是冕牌玻璃在前的玻璃对，其中 QK3 的折射率和阿贝数分别为 n1 =1.48746 ，n1 = 70.12 ；ZF3 的折射率和阿贝数分别为 n2 =1.71742 ，n2= 0 时，= 29.52 。但这对玻璃对的参数并不符合上面计算的结果，这对玻璃对，当 CI=

13、 -3.56 。选择这对玻璃对的用意是测试在选错玻璃对的情况下的镜头参数。P0= 0.94，Q07、分配光焦度，计算半径（1）由附录 D 提供的式（D-8）、式（D-9）和式（D-10）有üjj21+ïn1n2= CI（1-2）ýj+j= 1ï12þ ¥-W0W（1-3）Q= Q0+1.67其中，对于冕牌玻璃在前（正透镜在前）的玻璃对，W0 » -0.1 ；对于火石玻璃在前（负透镜在前）的玻璃对， W0 » -0.2 。ücï= Q +jï21jïc1= c2+1ý

14、n1-1ïc3= c2-j2ïïn2-1þ用物镜的焦距除式（1-4），就得物镜各半径为r1=f¢ üïc1ïr2=f¢ïýc2ïr3=f¢ ïïc3þ（1-4）（1-5）（2）在式（1-2）式（1-5）中代入第 1 对玻璃对（BaK7，ZF3）的相关数据，可得r1 =17.991mm ， r2 = -9.843mm ， r3 = -27.762mm（3）在式（1-2）式（1-5）中代入第 2 对玻璃对（K3，ZF2）的相关数据，可得r1

15、 =16.495mm ， r2 = -9.380mm ， r3 = -22.653mm（4）在式（1-2）式（1-5）中代入第 3 对玻璃对（ZF2，BaK2）的相关数据，可得r1 =11.909mm ， r2 = 6.331mm ， r3 = -78.876mm（5）在式（1-2）式（1-5）中代入第 4 对玻璃对（F2，QK3）的相关数据，可得r1 =11.050mm ， r2 = 5.965mm ， r3 = -61.400mm（6）在式（1-2）式（1-5）中代入第 5 对玻璃对（QK3，ZF3）的相关数据，可得r1 =15.708mm ， r2 = -11.565mm ， r3 =

16、-22.975mm至此，5 对玻璃对的初始结构已解毕，下面转入优化。设计步骤二：对玻璃对进行优化（一） 对玻璃对（BaK7，ZF3）进行优化1、玻璃对（BaK7，ZF3）的初始结构和像差玻璃对（BaK7，ZF3）的初始结构如表 1-1 所示。其中两片镜片的厚度取值为 2.4mm和 0.9mm，这是根据工艺情况估算的。在进行优化前，它的光路图如图 1-2 所示，像差曲线图 1-3 和图 1-4 所示，要求消除的几个像差数据如表 1-2 所示，这些曲线图和数据是使用ZEMAX-EE 20100 进行计算得到。表 1-1 玻璃对（BaK7，ZF3）的初始结构图 1-2 光路图图 1-3 横向像差曲线

17、图图 1-4 轴向像差曲线 表 1-2 镜头的几个像差数据像差数值全口径边缘轴向球差 d L¢0.221mmm剩余轴向球差 d L¢0.221mm位置色差 L¢- L¢-0.048mmFC正弦差 OSC¢-1.432×10-32、优化玻璃对（BaK7，ZF3）从上面的曲线图和数据表可知，经过计算得到的玻璃对虽然达到了比较好的效果，但还是没有达到设计的像差公差要求，需要对镜头进行优化。取物镜的前两个半径作为变量，由它的第三个半径保证像方数值孔径。采用三个评价函数进行优化，分别为轴上点全孔径 d光的纵向像差 LONA、轴上点 0.707

18、孔径 F 光和 C 光的轴向色差 AXCL 和正弦差 OSCD，优化目标都为 0，权重都为 1。优化后的结构参数见表 1-3 所示，优化后的像差曲线如图 1-5 和 1-6 所示，优化后的像差数据如表 1-4 所示。表 1-3 镜头优化后的结构参数图 1-5 镜头优化后的横向像差曲线图图 1-6 镜头优化后的纵向像差曲线 表 1-4 镜头优化后的几个像差数据像差数值全口径边缘轴向球差 d L¢-1.218×10-4mmm剩余轴向球差 d L¢-0.06714mm位置色差 L¢ - L¢-5.653×10-4mmFC正弦差 OSC

19、62;1.952×10-4将优化后的像差数据跟显微物镜的像差公差要求对比：全口径边缘轴向球差d L¢= 0.0001218mm £ 0.026mmm剩余轴向球差 d L¢ = 0.06714mm £ 0.155mm位置色差 LF¢ - LC¢ = 0.0005653mm £ 0.026mm正弦差 OSC¢ = 0.0001952 £ 0.0025可见，优化后镜头的像差在公差范围内，合乎要求。3、对镜头进行进一步优化在上面的优化中，将像面的位置定在近轴主光线与光轴的交点上，即理想像面的位置，如果在

20、上面的优化基础上将像面的位置也作为一个变量，可以对镜头进行进一步优化。优化后的结构参数见表 1-5 所示，优化后的像差曲线如图 1-7 和 1-8 所示，优化后的像差数据如表 1-6 所示。表 1-5 镜头优化后的结构参数图 1-7 镜头优化后的横向像差曲线图图 1-8 镜头优化后的纵向像差曲线 表 1-6 镜头优化后的几个像差数据像差数值全口径边缘轴向球差 d L¢-5.854×10-14mmm剩余轴向球差 d L¢-0.065mm位置色差 L¢- L¢-9.292×10-13mmFC正弦差 OSC¢5.827×

21、10-11从上表的数据可知离焦优化后镜头可以达到更理想的效果。（二） 对玻璃对（K3，ZF2）进行优化1、玻璃对（K3，ZF2）的初始结构和像差玻璃对（K3，ZF2）的初始结构如表 1-7 所示。其中两片镜片的厚度取值为 2.5mm 和0.9mm，这是根据工艺情况估算的。在进行优化前，它的光路图如图 1-9 所示，像差曲线图1-10 和图 1-11 所示，要求消除的几个像差数据如表 1-8 所示，这些曲线图和数据是使用ZEMAX-EE 20100 进行计算得到。表 1-7 玻璃对（K3，ZF2）的初始结构图 1-9 光路图图 1-10 横向像差曲线图图 1-11 轴向像差曲线表 1-8 镜头的

22、几个像差数据像差数值全口径边缘轴向球差 d L¢0.253mmm剩余轴向球差 d L¢0.253mm位置色差 L¢- L¢-0.046mmFC正弦差 OSC¢-2.376×10-32、优化玻璃对（K3，ZF2）从上面的曲线图和数据表可知，经过计算得到的玻璃对虽然达到了比较好的效果，但还是没有达到设计的像差公差要求，需要对镜头进行优化。取物镜的前两个半径作为变量，由它的第三个半径保证像方数值孔径。采用三个评价函数进行优化，分别为轴上点全孔径 d光的纵向像差 LONA、轴上点 0.707 孔径 F 光和 C 光的轴向色差 AXCL 和正弦

23、差 OSCD，优化目标都为 0，权重都为 1。优化后的结构参数见表 1-9 所示，优化后的像差曲线如图 1-12 和 1-13 所示，优化后的像差数据如表 1-10 所示。表 1-9 镜头优化后的结构参数图 1-12 镜头优化后的横向像差曲线图图 1-13 镜头优化后的纵向像差曲线表 1-10 镜头优化后的几个像差数据像差数值全口径边缘轴向球差 d L¢-7.207×10-4mmm剩余轴向球差 d L¢-0.09176mm位置色差 L¢ - L¢-4.560×10-3mmFC正弦差 OSC¢2.920×10-4将优

24、化后的像差数据跟显微物镜的像差公差要求对比：全口径边缘轴向球差d L¢= 0.0007207 mm £ 0.026mmm剩余轴向球差 d L¢ = 0.09176mm £ 0.155mm位置色差 LF¢ - LC¢ = 0.00456mm £ 0.026mm正弦差 OSC¢ = 0.000292 £ 0.0025可见，优化后镜头的像差在公差范围内，合乎要求。3、对镜头进行进一步优化在上面的优化中，将像面的位置定在近轴主光线与光轴的交点上，即理想像面的位置，如果在上面的优化基础上将像面的位置也作为一个变量，

25、可以对镜头进行进一步优化。优化后的结构参数见表 1-11 所示，优化后的像差曲线如图 1-14 和 1-15 所示，优化后的像差数据如表 1-12 所示。表 1-11 镜头优化后的结构参数图 1-14 镜头优化后的横向像差曲线图图 1-15 镜头优化后的纵向像差曲线表 1-12 镜头优化后的几个像差数据像差数值全口径边缘轴向球差 d L¢-3.86×10-13mmm剩余轴向球差 d L¢-0.07404mm位置色差 L¢- L¢3.567×10-12mmFC正弦差 OSC¢-1.176×10-10从上表的数据可知离

26、焦优化后镜头可以达到更理想的效果。（三） 对玻璃对（ZF2，BaK2）进行优化1、玻璃对（ZF2，BaK2）的初始结构和像差玻璃对（ZF2，BaK2）的初始结构如表 1-13 所示。其中两片镜片的厚度取值为 0.9mm和 2.7mm，这是根据工艺情况估算的。在进行优化前，它的光路图如图 1-16 所示，像差曲线图 1-17 和图 1-18 所示，要求消除的几个像差数据如表 1-14 所示，这些曲线图和数据是使用 ZEMAX-EE 20100 进行计算得到。表 1-13 玻璃对（ZF2，BaK2）的初始结构图 1-16 光路图图 1-17 横向像差曲线图图 1-18 轴向像差曲线表 1-14 镜

27、头的几个像差数据像差数值全口径边缘轴向球差 d L¢0.305mmm剩余轴向球差 d L¢0.305mm位置色差 L¢- L¢-0.026mmFC正弦差 OSC¢2.735×10-32、优化玻璃对（ZF2，BaK2）从上面的曲线图和数据表可知，经过计算得到的玻璃对虽然达到了比较好的效果，但还是没有达到设计的像差公差要求，需要对镜头进行优化。取物镜的前两个半径作为变量，由它的第三个半径保证像方数值孔径。采用三个评价函数进行优化，分别为轴上点全孔径 d光的纵向像差 LONA、轴上点 0.707 孔径 F 光和 C 光的轴向色差 AXCL

28、和正弦差 OSCD，优化目标都为 0，权重都为 1。优化后的结构参数见表 1-15 所示，优化后的像差曲线如图 1-19 和 1-20 所示，优化后的像差数据如表 1-16 所示。表 1-15 镜头优化后的结构参数图 1-19 镜头优化后的横向像差曲线图图 1-20 镜头优化后的纵向像差曲线表 1-16 镜头优化后的几个像差数据像差数值全口径边缘轴向球差 d L¢1.471×10-4mmm剩余轴向球差 d L¢-0.1483mm位置色差 L¢- L¢9.45×10-4mmFC正弦差 OSC¢-4.59×10-3将优

29、化后的像差数据跟显微物镜的像差公差要求对比：全口径边缘轴向球差 d Lm¢ = 0.0001471mm £ 0.026mm剩余轴向球差 d L¢ = 0.1483mm £ 0.155mm位置色差 LF¢ - LC¢ = 0.000945mm £ 0.026mm正弦差 OSC¢ = 0.00459 > 0.0025可见，优化后镜头的像差不全在公差范围内，正弦差没有达到要求。需要修改评价函数重新进行优化，慢慢增加正弦差 OSCD 的权重因子，当正弦差 OSCD 的权重因子增加到25 时，像差达到了像差公差要求。轴

30、上点全孔径 d 光的纵向像差 LONA 和轴上点 0.707 孔径 F 光和 C 光的轴向色差 AXCL 的权重仍为 1，目标值仍为 0。优化后的结构参数见表 1-17所示，优化后的像差曲线如图 1-21 和 1-22 所示，优化后的像差数据如表 1-18 所示。表 1-17 镜头优化后的结构参数图 1-21 镜头优化后的横向像差曲线图图 1-22 镜头优化后的纵向像差曲线表 1-18 镜头优化后的几个像差数据像差数值全口径边缘轴向球差 d L¢2.066×10-3mmm剩余轴向球差 d L¢-0.1204mm位置色差 L¢- L¢0.013m

31、mFC正弦差 OSC¢-1.65×10-3可见修改权重因子重新优化后达到了像差公差的要求。3、对镜头进行进一步优化在上面的优化中，将像面的位置定在近轴主光线与光轴的交点上，即理想像面的位置，如果在上面的优化基础上将像面的位置也作为一个变量，可以对镜头进行进一步优化。优化后的结构参数见表 1-19 所示，优化后的像差曲线如图 1-23 和 1-24 所示，优化后的像差数据如表 1-20 所示。表 1-19 镜头优化后的结构参数图 1-23 镜头优化后的横向像差曲线图图 1-24 镜头优化后的纵向像差曲线表 1-20 镜头优化后的几个像差数据像差数值全口径边缘轴向球差 d L&

32、#162;-2.525×10-10mmm剩余轴向球差 d L¢-0.1836mm位置色差 L¢- L¢2.186×10-10mmFC正弦差 OSC¢-3.51×10-10离焦优化后全口径边缘轴向球差、位置色差和正弦差都达到比较好的效果，但是剩余轴向球差反而变大，超出了像差公差要求。下面增加一个评价函数并修改权重因子重新进行优化，减小剩余轴向球差。增加了轴上点 0.707 孔径 d 光的纵向像差 LONA，权重因子为 1，目标值为-0.013，轴上点全孔径 d 光的纵向像差 LONA、轴上点 0.707 孔径 F 光和 C 光

33、的轴向色差 AXCL 和正弦差 OSCD 优化目标都为 0，权重分别为 4，4 和 100。优化后的结构参数见表 1-21 所示，优化后的像差曲线如图 1-25 和 1-26 所示，优化后的像差数据如表 1-22 所示。表 1-21 镜头优化后的结构参数图 1-25 镜头优化后的横向像差曲线图图 1-26 镜头优化后的纵向像差曲线表 1-22 镜头优化后的几个像差数据像差数值全口径边缘轴向球差 d L¢2.253×10-3mmm剩余轴向球差 d L¢-0.1391mm位置色差 L¢- L¢9.38×10-3mmFC正弦差 OSC

34、62;-3.095×10-4可见，经过离焦优化后达到了更好的效果。（四） 对玻璃对（F2，QK3）进行优化1、玻璃对（F2，QK3）的初始结构和像差玻璃对（F2，QK3）的初始结构如表 1-23 所示。其中两片镜片的厚度取值为 0.9mm和 2.8mm，这是根据工艺情况估算的。在进行优化前，它的光路图如图 1-27 所示，像差曲 线图 1-28 和图 1-29 所示，要求消除的几个像差数据如表 1-24 所示，这些曲线图和数据是 使用 ZEMAX-EE 20100 进行计算得到。表 1-23 玻璃对（F2，QK3）的初始结构图 1-27 光路图图 1-28 横向像差曲线图图 1-29

35、 轴向像差曲线表 1-24 镜头的几个像差数据像差数值全口径边缘轴向球差 d L¢0.478mmm剩余轴向球差 d L¢0.478mm位置色差 L¢- L¢-0.033mmFC正弦差 OSC¢3.321×10-32、优化玻璃对（F2，QK3）从上面的曲线图和数据表可知，经过计算得到的玻璃对虽然达到了比较好的效果，但还是没有达到设计的像差公差要求，需要对镜头进行优化。取物镜的前两个半径作为变量，由它的第三个半径保证像方数值孔径。采用三个评价函数进行优化，轴上点全孔径 d 光的纵向像差 LONA、轴上点 0.707 孔径 F 光和 C 光

36、的轴向色差 AXCL 和正弦差 OSCD 优化目标都为 0，权重都为 1。优化后的结构参数见表 1-25 所示，优化后的像差曲线如图 1-30 和 1-31 所示，优化后的像差数据如表 1-26 所示。表 1-25 镜头优化后的结构参数图 1-30 镜头优化后的横向像差曲线图图 1-31 镜头优化后的纵向像差曲线表 1-26 镜头优化后的几个像差数据像差数值全口径边缘轴向球差 d L¢1.557×10-4mmm剩余轴向球差 d L¢-0.2073mm位置色差 L¢ - L¢1.391×10-3mmFC正弦差 OSC¢-5.3

37、55×10-3将优化后的像差数据跟显微物镜的像差公差要求对比：全口径边缘轴向球差d L¢= 0.0001557 mm £ 0.026mmm剩余轴向球差 d L¢ = 0.2073mm > 0.155mm位置色差 LF¢ - LC¢ = 0.001391mm £ 0.026mm正弦差 OSC¢ = 0.005355 > 0.0025可见，优化后镜头的像差不全在公差范围内，剩余轴向球差和正弦差没有达到要求，需要修改评价函数重新进行优化。将正弦差 OSCD 的权重因子增加到 50，同时增加了轴上点0.707

38、孔径 d 光的纵向像差 LONA，权重因子为 1，目标值为-0.012，像差达到了像差公差要求。轴上点全孔径 d 光的纵向像差 LONA 和轴上点 0.707 孔径 F 光和 C 光的轴向色差AXCL 的权重仍为 1，目标值仍为 0。优化后的结构参数见表 1-27 所示，优化后的像差曲线如图 1-32 和 1-33 所示，优化后的像差数据如表 1-28 所示。表 1-27 镜头优化后的结构参数图 1-32 镜头优化后的横向像差曲线图图 1-33 镜头优化后的纵向像差曲线表 1-28 镜头优化后的几个像差数据像差数值全口径边缘轴向球差 d L¢6.576×10-3mmm剩余轴

39、向球差 d L¢-0.1355mm位置色差 L¢- L¢0.017mmFC正弦差 OSC¢1.377×10-3可见修改权重因子重新优化后达到了像差公差的要求。3、对镜头进行进一步优化在上面的优化中，将像面的位置定在近轴主光线与光轴的交点上，即理想像面的位置，如果在上面的优化基础上将像面的位置也作为一个变量，可以对镜头进行进一步优化。同时为了达到更好的优化效果，将评价函数中的轴向色差 AXCL 的权重因子修改为 2，其他评价函数不变。优化后的结构参数见表 1-29 所示，优化后的像差曲线如图 1-34 和 1-35 所示，优化后的像差数据如表 1

40、-30 所示。表 1-29 镜头优化后的结构参数图 1-34 镜头优化后的横向像差曲线图图 1-35 镜头优化后的纵向像差曲线表 1-30 镜头优化后的几个像差数据像差数值全口径边缘轴向球差 d L¢6.541×10-3mmm剩余轴向球差 d L¢-0.1302mm位置色差 L¢- L¢0.018mmFC正弦差 OSC¢-3.515×10-4从上表的数据可知离焦优化后镜头可以达到更理想的效果。（五） 对玻璃对（QK3，ZF3）进行优化1、玻璃对（QK3，ZF3）的初始结构和像差玻璃对（QK3，ZF3）的初始结构如表 1-31 所示。其中两片镜片的厚度取值为 2.4mm和 0.9mm，这是根据工艺情况估算的。在进行优化前，它的光路图如图 1-36 所示，像差曲线图 1-37 和图 1-38 所示，要求消除的几个像差数据如表 1-32 所示，这些曲线图和数据是使用 ZEMAX