双高斯系统.docx

实例 5：双高斯物镜（结构要求的推导）像质要求估算：以离开10英寸（254mm）远的距离、观察8英寸X 10英寸（即203.2mmX254mm）打印纸、估算最小可分辨的弥 散斑为例离开10英寸距离，眼睛的最小分辨角为1弧分=0.0003rad，则弥散斑直径=0.003英寸；底片尺寸（36mmX24mm）是打印纸的1/7.06倍， 则底片上成像弥散斑直径为0.003/7.06=0.00042 英寸=0.0107mm；对于一个真正的照相系统，通常对MTF有更复杂的技术要求双高斯物镜 双高斯物镜是一个对称型结构，借以校正垂轴像差——彗差、畸变和垂轴色差，因此其每一半 应能校正轴向像差——球差、像散、场曲和轴向色差；保持其对称性很重要为校正场曲，必须有两个正负光焦度且分离的薄透镜组，最简单的就是弯月厚透镜；高斯结构的特 点是凸面靠外，这有利于其提高相对孔径，但它不能校正球差和轴向色差，为此把弯月厚透镜变成双胶合 透镜，但双胶合透镜内的光焦度分配主要考虑的是校正场曲，轴向色差可能得不到很好校正，为此又加了 一个分离的正透镜，它也分担了双胶合正透镜的一部分光焦度用正负光焦度分配校正场曲；有了正负光焦度的透镜，选择折射率并弯曲透镜，可使球差校正， 选择色散可以使轴向色差校正。

光阑的恰当位置可以使像散校正双高斯物镜一般用到 1:2.8，±20°，为增大孔径或视场或提高成像质量，形成大量的各种复杂化的专利，下面将Fischer提供的USP217252（1938）作为优化的例子，如所附，实例提供的初始结构存在很大像差，为1 mm量级，最后的结果剩余像差在20pm量级，并涉及大致的过程（数年内多次的略有不同的历程）下面的做法略有不同1,只用d线（先校单色像差，不校正色差），在solve r11，保持Marginal ray angle = -0.25，以保持 焦距不变及d11由 Marginal ray height=O的条件下，用Default merit function，可以使用 MF由初始的 24.9—>1.0变数是所有半径及光阑二方的二个间距（d5, d6）由于d6趋于负值，及早停止作为变量，令 d6=2到4都可以，此时像差残余在100pm量级，如所附文件Double Gauss 40,412,开始将所有折射率都作为变量，继续优化单色像差，结果n1 ,n7 ,n16都趋于1.9、2.0之类，将 它们固定在1.8左右，继续优化，MF可由0.6降到0.4以下，（最后要除去d11的Solve，固定以使焦平面 达到最佳）。

此时拦去大视场边缘光束后，残余像差在20 pm量级，文件42,43,443•代换实际玻璃，由于n1, n7, n8, n10在优化过程中常趋于极高折射率，所以都用了最高的值，如 所附文件 45， 考虑消色差以及胶合面折射率差别对高级像差的效应， 实际上对 n7 用 SF59,SF58 ,SF6 ,SF8 ,SF2与n8用LaSFN31 ,LaSFN30 ,组合都对单色像差作过优化所得结果相差很少， 同一量级，略有大小4.从此开始，取Fdc三色光重新优化，文件46，47文件47采用SF6/LaSFN31,比文件46略好，但不能从46换玻璃得到，要从文件45换SF59为SF6， 优化单色像差后，再优化而得，这结果也比Fischer的解略好文件50）物镜第一面和最后一面的直径都已缩小，对最大视场子午光束拦去边缘部分，这部分像差太大， 另外，保留这部分光束进透镜直径也太大，不实际原始数据Syste^i/Frescription DataLENS NOTES:Notes...・GEKEPAL LEMS DATA:SurfacesS topSys tezi ApertureGlass CatalogsRay AiKiingApO'dizaticnEffective Focal length Effective Focal Length Eack Fecal Length Total TrackImage Space F/# Paraxial Working F/#:;Entrance Pupil Di ante ter = 25:;Schott HTKARI CLD HOYA:Off —:Uni£ornP factor = CL 0030054-000 :; 59 (in airj:; 50 (in linage:; 42.42OS:; 620Sspace)Working F/# :;2 •丄73483Image Space NA :;0.2425356Ofcjec匸 Space MA :;l.Z5e-009Stop Radius :;9・€13365Psraxial Inage Height :;丄4・33727Paraxial Magnification :;0En匸rance Pupil Diarr.e匸己工 ：；25Entrance Pupil Position :;15 ・ 9321Exit Pupil Diazieter :;32・85704Exit Pupil Pcsition :;-€5・7丄咗D7:;Angle in degrees:; '16:; 0-5376:; Milliirieters:; 0・ 763372Field Typ己[