基于ZEMAX软件的DLP微型投影镜头的设计
【ZEMAX光学设计软件操作说明详解】2-上
第十三章表面类型§1 简介ZEMAX 模拟了许多种类型的光学元件。
包括常规的球面玻璃表面，正非球面，环带，柱面等。
ZEMAX 还可以模拟诸如衍射光栅、“薄”透镜、二元光学、菲涅耳透镜、全息元件之类的元件。
因为ZEMAX 支持大量的表面类型，用常用的电子表格形式安排用户界面就比较困难。
例如，对于一个没有发生衍射的表面，开辟“衍射阶数”一列就没什么必要。
为了使用户界面尽可能不显得乱，ZEMAX 使用了不同的类型界面以便指出定义某一种类型的表面时，需要哪一些数据。
§2 参数数据一个标准的表面可以是一个紧随着一均匀介质（如空气，反射镜或玻璃）的平面、球面或圆锥非球面。
所要求的参数仅仅是半径（半径也可以是无穷大，使之成为一个平面），厚度，圆锥系数（缺省值为0，表示是球面），和玻璃类型的名字。
其他的表面类型除使用一些其他值外，同样使用这些基本数据。
例如，“偶次非球面”表面就是使用所有的“标准”列数据再加上八个附加值，这些附加值是用来描述多项式的系数的。
这八个附加值被称为参数，且被称为参数1，参数2，等等。
要理解的参数值的最重要特性是它们的意思会随着所选择的表面类型的不同而改变意思。
例如，“偶次非球面”表面类型用参数1 来指定非球面近轴抛物线项的系数，而“近轴”面则用参数1 来指定表面焦距。
两个表面同样使用参数1，但用途却不同，因为这两个表面类型永远不会同时在同一个面上使用。
数据存储的共享性简化了ZEMAX 界面，也减少了运行程序时所要求的总内存。
但由于你必须去记每一个参数的作用，是否这样的共享反而会使ZEMAX 用起来变得麻烦呢？回答是否定的，因为ZEMAX始终掌握着你所定义的每一面上的每一个参数代表什么的记录。
当你将一个表面从“标准的”改成其他的表面类型后，ZEMAX 会自动改变参数列的列头以使你知道你对表面上的每一个参数作了什么改动。
所有需要你做的只是在正确的格子中键入适当的数据。
当你将光标从一个格子移动到另一个时，列头会一直显示该格是用来作什么的。
zemax自聚焦透镜设计
目录摘要 (I)Abstract .......................................................................................................................................... I I 绪论 . (1)1 自聚焦透镜简介 (2)1.1自聚焦透镜 (2)1.2 自聚焦透镜的特点 (2)1.3 自聚焦透镜的主要参数 (3)2 自聚焦透镜的应用 (4)2.1 聚焦和准直 (4)2.2 光耦合 (5)2.3 单透镜成像 (6)2.4 自聚焦透镜阵列成像 (6)3 球面自聚焦透镜设计仿真 (7)3.1 确定透镜模型 (7)3.2 设置波长 (7)3.3数值孔径设定 (8)3.4 自聚焦透镜光路 (8)4 优化参数 (9)4.1光线相差分析 (9)4.2聚焦光斑分析 (10)4.3 3D模型 (10)结束语 (11)致谢 (12)参考文献 (13)摘要本文主要说明应用梯度折射率对光传播的影响分析设计自聚焦透镜（GRIN lens），自聚焦透镜主要应用于光纤传输系统中。
自聚焦透镜同普通透镜的区别在于，自聚焦透镜材料能够使沿轴向传输的光产生折射，并使折射率的分布沿径向逐渐减小，从而实现出射光线被平滑且连续的汇聚到一点。
利用此特性，G-lens 在光纤传输系统中是构成准直、耦合、成像系统的主要部分。
而它结构简单，体积小的特点更适用于小型光学器材中，例如窥镜系统。
关键词：梯度折射率，自聚焦，光耦合，准直AbstractThis article main showing the impact analysis designs the self-focusing lens using the gradient refractive index to the light emission (GRIN lens), the self-focusing lens mainly apply in the optical fiber transmission system. The self-focusing lens lie in with the ordinary lens' difference, the self-focusing lens material can cause along the axial transmission light to have the refraction, and causes the refractive index the distribution to reduce gradually along the radial direction, thus realizes the exit ray by smooth and the continual gathering to a spot. Using this characteristic, G-lens in the optical fiber transmission system is the constitution collimation, the coupling, imaging system's main part. But its structure is simple, the volume small characteristic is suitable in the small optics equipment, for example looking glass system.Keywords:Gradient index, GRIN lens, Light coupling,Collimation绪论自聚焦透镜体积小，重量轻，具有准直和聚焦作用，且耦合效率高。
ZEMAX光学设计软件操作说明详解_光学设计
ZEMAX光学设计软件操作说明详解介绍这一章对本手册的习惯用法和术语进行说明。
ZEMAX使用的大部分习惯用法和术语与光学行业都是一致的，但是还是有一些重要的不同点。
活动结构活动结构是指当前在镜头数据编辑器中显示的结构。
详见“多重结构”这一章。
角放大率像空间近轴主光线与物空间近轴主光线角度之比，角度的测量是以近轴入瞳和出瞳的位置为基准。
切迹切迹指系统入瞳处照明的均匀性。
默认情况下，入瞳处是照明均匀的。
然而，有时入瞳需要不均匀的照明。
为此，ZEMAX支持入瞳切迹，也就是入瞳振幅的变化。
有三种类型的切迹：均匀分布，高斯型分布和切线分布。
对每一种分布（均匀分布除外），切迹因素取决于入瞳处的振幅变化率。
在“系统菜单”这一章中有关于切迹类型和因子的讨论。
ZEMAX也支持用户定义切迹类型。
这可以用于任意表面。
表面的切迹不同于入瞳切迹，因为表面不需要放置在入瞳处。
对于表面切迹的更多信息，请参看“表面类型”这一章的“用户定义表面”这节。
后焦距ZEMAX对后焦距的定义是沿着Z轴的方向从最后一个玻璃面计算到与无限远物体共轭的近轴像面的距离。
如果没有玻璃面，后焦距就是从第一面到无限远物体共轭的近轴像面的距离。
基面基面（又称叫基点）指一些特殊的共轭位置，这些位置对应的物像平面具有特定的放大率。
基面包括主面，对应的物像面垂轴放大率为＋1；负主面，垂轴放大率为－1；节平面，对应于角放大率为+1；负节平面，角放大率为－1；焦平面，象空间焦平面放大率为0，物空间焦平面放大率为无穷大。
除焦平面外，所有的基面都对应一对共轭面。
比如，像空间主面与物空间主面相共轭，等等。
如果透镜系统物空间和像空间介质的折射率相同，那么节面与主面重合。
ZEMAX列出了从象平面到不同象方位置的距离，同时也列出了从第一面到不同物方平面的距离。
主光线如果没有渐晕，也没有像差，主光线指以一定视场角入射的一束光线中，通过入瞳中央射到象平面的那一条。
注意，没有渐晕和像差时，任何穿过入瞳中央的光线也一定会通过光阑和出瞳的中心。
ZEMAX光学设计-双高斯照相物镜设计
双高斯照相物镜设计
：杜晔
学号：124090409
1.2ω=30度
2.工作波段：F光，D光，C光
3.入瞳直径：8mm
4.FFF MTF：100lp/mm时的MTF值不应小于0.5
系统具体参数：
1.Lens Data Editor
2.系统二维图
3.系统三维图
4.点列图
1）当ω=15度时，系统的慧差较大。
2）虽然系统的慧差较大，但系统的弥散斑半径很小。
3）系统的弥散斑半径较小，该系统符合设计要求
5.MTF曲线
1）当所有视场在100lp/mm处时，MTF曲线>0.5。
符合系统设计要求。
2）图中黑色的线为衍射极限，图中其他曲线的走势和衍射极限的走势基本相同，系统较为优秀。
3）S曲线（弧矢曲线）与T曲线（子午曲线）基本重合，说明镜头的像散比较小。
4）图中曲线非常平直，说明边缘与中间一致非常好。
6.Ray Fan（光线扇面）
7.OPD Fan(光程差扇形图)
8.Field Curv/Dist（场曲）
9.FFT PSF（点扩散函数）
10.Diffraction Encircled Energy（包围圆能量曲线）
在上图中，曲线较为陡直，且拐弯点较高，说明该系统较好。
基于ZEMAX的非球面摄影镜头的设计
基于ZEMAX的⾮球⾯摄影镜头的设计
基于ZEMAX的⾮球⾯摄影镜头的设计
倪绿汀，程萍，位迪
【摘要】⽂章利⽤光学设计软件ZEMAX以及缩放法设计⼀款焦距50mm，像素为500×104的⾮球⾯摄影镜头。
该镜头的像元⼤⼩为2.2µm，镜头采⽤的初始结构为双⾼斯摄影物镜结构。
该设计的最⼤优点在于畸变极⼩，⼩于0.05%，各个视场的调制传递函数（MTF）值超过⼀般要求值，在奈奎斯特频率1／2处视场的MTF值等于0.585，0.7视场之内的MTF值等于0.464，各个视场的照度都能达到95%以上。
【期刊名称】合肥⼯业⼤学学报（⾃然科学版）
【年(卷),期】2012(000)011
【总页数】4
【关键词】ZEMAX软件；摄影镜头；光学设计；调制传递函数；⾮球⾯
0 引⾔
球⾯镜⽚具有球差像差的先天缺陷，从⽽带来了⽆法克服的光斑现象，⽽⾮球⾯镜⽚使光线经过⾼次曲⾯的折射，就可以把光线精确地汇聚到⼀点。
⼀⽚⾮球⾯镜⽚就能实现多个球⾯镜⽚校正像差的效果，这样⾮球⾯镜头可以有效地减少镜⽚数量，从⽽减⼩了体积和质量。
⾮球⾯镜头成为佳能、索尼及奥林巴斯等各⼤公司的热门镜头。
由于它在低照度下所表现出的优越性能，⾮球⾯镜头必将在视频监控中得到⼴泛的应⽤，尤其是在军事领域中，可以在军事观察、侦查以及搜索指挥中得到应⽤。
1 摄影镜头设计技术指标
本产品的有效像素为2 580×1 936，总像素为500万像素，像元⼤⼩为。
基于ZEMAX的非球面摄影镜头的设计
基于ZEMAX的非球面摄影镜头的设计倪绿汀;程萍;位迪【摘要】10.3969/j.issn.1003-5060.2012.11.017% 文章利用光学设计软件ZEMAX以及缩放法设计一款焦距50mm,像素为500×104的非球面摄影镜头.该镜头的像元大小为2.2μm,镜头采用的初始结构为双高斯摄影物镜结构.该设计的最大优点在于畸变极小,小于0.05%,各个视场的调制传递函数(MTF)值超过一般要求值,在奈奎斯特频率1/2处视场的MTF值等于0.585,0.7视场之内的MTF值等于0.464,各个视场的照度都能达到95%以上.【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(000)011【总页数】4页(P1510-1513)【关键词】ZEMAX软件;摄影镜头;光学设计;调制传递函数;非球面【作者】倪绿汀;程萍;位迪【作者单位】合肥工业大学电子科学与应用物理学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学电子科学与应用物理学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学电子科学与应用物理学院,安徽合肥 230009【正文语种】中文【中图分类】O435球面镜片具有球差像差的先天缺陷，从而带来了无法克服的光斑现象，而非球面镜片使光线经过高次曲面的折射，就可以把光线精确地汇聚到一点。
一片非球面镜片就能实现多个球面镜片校正像差的效果，这样非球面镜头可以有效地减少镜片数量，从而减小了体积和质量。
非球面镜头成为佳能、索尼及奥林巴斯等各大公司的热门镜头。
由于它在低照度下所表现出的优越性能，非球面镜头必将在视频监控中得到广泛的应用，尤其是在军事领域中，可以在军事观察、侦查以及搜索指挥中得到应用。
本产品的有效像素为2 580×1 936，总像素为500万像素，像元大小为2.2μm×2.2μm，其CCD的有效面积为5.68mm×4.26mm，对角线长度为7.1mm。
设计中取对角线的1／2作为系统的像高。
球幕投影数字鱼眼镜头的光学设计
球幕投影数字鱼眼镜头的光学设计李维善;陈琛;刘宵婵;张禹【摘要】采用“非相似”成像原理,利用Zemax光学软件设计了一款适用于1.60 cm(0.63英寸)3LCD数字投影机的球幕投影数字鱼眼镜头.镜头结构是一种反远距型光学结构,由5组6片球面透镜组成,具有结构简单、易加工等特点.镜头全视场角为180°,焦距为3.28 mm,相对孔径为1/1.9,后工作距离为35.8mm,光学总长为196mm.镜头具有较高的成像质量,在50 lp/mm处,各个视场的MTF值均大于0.4,最大垂轴色差为4.5 μm,全视场的F-theta畸变绝对值小于3％,最大视场的像面相对照度达到96.27％.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2016(037)001【总页数】6页(P39-44)【关键词】光学设计;球幕投影;数字鱼眼镜头;相对照度【作者】李维善;陈琛;刘宵婵;张禹【作者单位】秦皇岛视听机械研究所,河北秦皇岛066000;秦皇岛视听机械研究所,河北秦皇岛066000;秦皇岛视听机械研究所,河北秦皇岛066000;秦皇岛视听机械研究所,河北秦皇岛066000【正文语种】中文【中图分类】TN946.1;TH703鱼眼镜头，也叫全景镜头，属于超广角镜头中的一种特殊镜头，镜头的前镜片呈抛物状向镜头前部凸出，与鱼的眼睛颇为相似，“鱼眼镜头”因此得名。
鱼眼镜头被广泛地应用在摄影、电影、投影、监控以及医疗等领域。
鱼眼放映或投影镜头最早出现在20世纪70年代的胶片球幕电影系统中，其投射出的影像大而清晰，自观众面前延至身后，且伴有立体声环音，使观众具有强烈的临场感和空间感[1]，因此，在电影领域受到极大的欢迎。
现在随着数字视频制作技术和数字投影机技术的快速发展，由单台数字投影机和单只数字鱼眼投影镜头结合的单机位球幕投影，因系统稳定性高、成本低、易维护等优点已成为球幕投影的主流技术，在球幕投影应用中越来越受到青睐，已经广泛应用于天文、地理教学、科普宣传、展览展示、娱乐业等领域[2]。
基于ZEMAX的自聚焦透镜设计
基于ZEMAX的自聚焦透镜设计摘要：自聚焦透镜主要应用于光纤传输系统中。
自聚焦透镜材料能够使沿轴向传输的光产生折射，并使折射率的分布沿径向逐渐减小，从而实现出射光线被平滑且连续的汇聚到一点。
自聚焦透镜是光纤传输系统中构成准直、耦合、成像系统的主要部分。
本文主要简要概述基于ZEMAX的自聚焦透镜设计。
关键词：自聚焦；ZEMAX；梯度折射率；透镜设计1 自聚焦透镜的特点自聚焦透镜（Grin Lens）又称为梯度变折射率透镜，是指其折射率分布是沿径向渐变的柱状光学透镜。
具有聚焦和成像功能。
自聚焦透镜体积小，重量轻，具有准直和聚焦作用，且耦合效率高。
由双透镜组成的准直聚焦耦合系统中可以有较大间隙以插入滤波片、衰减片等来构成多种体积小、结构紧凑的无源器件，所以在光纤通信系统中得到越来越多的应用。
由于自聚焦透镜内部的折射率变化可以调节，当它用于复杂的光学系统时，可以减少系统中光学元件的数量，在某些场合可以代替非球面光学元件。
此外这种光学元件的几何形状简单，容易进行光学加工，且使用这种光学元件的系统具有结构紧凑、性能稳定、成本低廉等优点。
2 ZEMAX介绍ZEMAX是美国Focus Software Inc所发展出的一套综合性的光学设计仿真软件，将实际光学系统的设计概念、优化、分析、公差以及报表整合在一起。
具有直观、功能强大、灵活、快速、容易使用等优点，还可仿真Sequential和Non-Sequential成像系统和非成像系统，具有直观、功能强大、灵活、快速、容易使用等优点。
自聚焦透镜是由梯度折射率材质构成的，在ZEMAX的表面类型中的Gradient即是梯度透镜。
在本文中也是采用梯度透镜来模拟设计。
3 基于ZEMAX的自聚焦透镜设计自聚焦透镜利用了梯度变折射率分布沿径向逐渐减小的变化特征折射率变化由公式表述。
其中表示自聚焦透镜的中心折射率；表示自聚焦透镜的直径；表示自聚焦透镜的折射率分布常数。
在梯度折射率透镜设计中，我们首先选择SLS-1.0作为镜面模型。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于ZEMAX软件的DLP微型投影镜头的设计李维善;陈琛;张禹;刘宵婵【摘要】A wide-angle digital mini-projection lens applied to 0. 5\"digital light processing(DLP) projectors was designed with ZEMAX. The structure is composed of 8 lenses. It is characterized by simlicity, compactness, low cost and easy processing. The effective focal lenth of the lens is 8. 25 mm, F number is 2. 2, field of view (FOV) is 80. 5°, the maximum diameter is less than 24 mm,the optical total track is 40mm and the back working distance is 24mm. Its modulated transfer function (MTF) in all fields is higher than 0.45 at 66 1p/mm. The absolute value of the full FOV distortion is less than 0. 7%. The lateral chromatic aberration is less than 0. 5 pixel . The image quality of the lens is very good.%利用ZEMAX光学软件设计出了一款适用于0.55″单片DLP微型投影机的广角数字微型投影镜头.镜头结构由6组8片镜片组成,具有结构简单、体形小、易加工、成本低等特点.镜头的有效焦距为8.25 mm,相对孔径为1/2.2,全视场角为80.5°,最大口径小于24 mm,光学总长控制在40 mm,后工作距离为24 mm.镜头有较好的成像质量,在镜头的分辨率66 Ip/mm处,所有视场的MTF值均大于0.45,全视场畸变量的绝对值小于0.7％,垂轴色差小于0.5个像元大小.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2011(032)006【总页数】5页(P1121-1125)【关键词】光学设计;微型投影镜头;ZEMAX;MTF;畸变;垂轴色差【作者】李维善;陈琛;张禹;刘宵婵【作者单位】秦皇岛视听机械研究所,河北秦皇岛066000;秦皇岛视听机械研究所,河北秦皇岛066000;秦皇岛视听机械研究所,河北秦皇岛066000;秦皇岛视听机械研究所,河北秦皇岛066000【正文语种】中文【中图分类】TN202;O439引言从历史上第一台投影仪到后来的光学投影仪，再到今天的数字投影机，投影技术发展到今天，已经不单是放映清晰高效的影像效果如此简单的要求了。
由于投影机广泛应用于生活、商业、教育、军事等各个领域，这就使得用户要求其具有越来越高的高效性、轻便性，因此，微型投影随之应运而生。
通过市场调研，实际考察微型投影的潜在发展，得知对微型投影镜头的研究具有重大的意义。
我国微型投影市场的潜力巨大，手机等其他移动产品和微型投影机的结合，将使我国微型投影市场规模超过传统投影机市场，另外，微型投影机进入家庭也是我国投影市场未来的发展趋势［1］。
因此，研究微型投影光学系统对我国投影产业具有非常重要的意义。
本文基于ZEMAX软件设计出了一款焦距为8.25mm，相对孔径为1／2.2，视场角为80.5°的单片式DLP微型投影物镜。
1 技术设计指标根据要求设计一种0.55″DLP（DMD：7.530 mm×12.045mm，像元大小：0.007 64mm×0.007 64mm）微型投影镜头，该镜头要求在600 mm的投影距离处可以投射的画面尺寸为40″，相对孔径为1／2.2，光学总长小于等于50mm，最大口径在26mm以内，后工作距离为24mm。
最大畸变量的绝对值小于1%，中心视场的MTF值在镜头的分辨率处大于0.6，边缘视场以内的MTF值均大于0.4，垂轴色差小于0.5pixel（1pixel大小为7.64μm），相对照度要大于90%。
该微型投影物镜的照明光源采用LED光源，工作波长为617 nm，525nm和464nm。
2 技术指标分析2.1 微型投影镜头的焦距微型投影镜头的设计优化是由一系列的性能参数和结构参数决定的，首先要根据镜头的特性初步确定该镜头的焦距大小。
投影物镜的焦距和屏幕尺寸、成像器件尺寸、投影距离之间存在以下关系式：根据以上关系式可以初步确定投影物镜的焦距为2.2 微型投影镜头的相对孔径相对孔径是投影物镜的一个重要的参数，决定了投影物镜的进光能力，也就是投影物镜的亮度［2］，但是相对孔径的大小会影响投影物镜的结构形式，其值越大投影物镜的结构形式就越复杂。
一般情况下其值在1／3.5～1／1.4之间的物镜为强光物镜，本设计中的DLP微型投影物镜属于强光物镜。
2.3 微型投影镜头的视场在成像器件尺寸和投影距离确定的情况下，视场角决定了镜头成像的大小，也就是投影屏幕的大小。
故，由投影屏幕尺寸和投影距离确定了该微型投影物镜的视场角为视场角在60°到90°之间的物镜属于广角物镜，所以该微型投影物镜属于广角物镜。
2.4 微型投影镜头的分辨率光学传递函数可以综合评价一个投影物镜的成像质量。
投影物镜的分辨率需要和微显芯片的分辨率匹配，投影镜头的分辨率由所采用的显示芯片DLP的分辨率决定。
本设计中采用的DLP微显芯片尺寸：7.530mm×12.045mm（0.55″），像元大小：0.007 64mm×0.007 64mm，所以，该DLP微型投影物镜的分辨率为［3］通常物镜的性能由f′、D／f′和2ω这3个光学特性参数决定，3个参数之间有联系又有制约，可以用前苏联光学专家的经验公式Cm＝D／f′·来表示三者之间的关系［4］。
一般来说，当Cm≤0.24时，认为这个光学系统的像差校正就不会发生困难；当Cm＞0.24时，像差校正就比较困难，成像质量差，需要重新考虑物镜设置的合理性。
由经验公式，得出本文设计的微型投影物镜的Cm大小为此微型投影物镜可以进行校正。
3 设计过程3.1 初始结构选择本文设计的DLP微型投影物镜是一种大视场、大相对孔径、长后工作距离的光学系统。
而反远距结构具有长后工作距离、大视场的特点［5］。
根据设计指标选择了一种结构作为该微型投影镜头的初始结构。
图1为初始结构的光学系统外形图。
这个投影物镜有效焦距为10.5mm，相对孔径为1／2.3，视场角为81.5°，最大口径为54.2mm，光学总长为190mm。
结构中采用了3个10次的高阶偶次非球面，分别是第三面、第四面以及第十四面。
图1 初始结构Fig.1 Primary structure3.2 结构优化首先在ZEMAX软件的界面内输入初始镜头的结构参数，设置好相对孔径、视场、工作波长等。
根据本文设计的微型投影镜头的焦距，利用ZEMAX软件对初始结构进行缩焦，使镜头焦距达到8.25mm。
接下来就是对缩放后的结构进行优化，使其达到设计指标要求。
过程如下：1）在ZEMAX软件优化之前先将各镜片的曲率半径、厚度、镜片之间的空气厚度设为优化变量。
2）选择默认的优化函数，这里首先采用光斑半径优化的方式进行初步优化，然后再用波前差优化的方式进行优化。
本文设计的微型投影物镜是大像差光学系统，各种像差都需要一定的校正，所以先选用光斑半径作为优化方式，当像差优化到较小的阶段后，再选用波前差进行进一步的优化。
这样不仅可以加快优化的速度，还可以很好地校正像差。
3）用系统默认的优化函数初步优化之后，进一步进行自定义优化函数优化。
在ZEMAX软件的Merit Function Editor中，用各种优化操作数对镜头的基本参数、外形尺寸等进行限制，如EFFL对镜头的有效焦距控制、DMLT对镜头的最大口径控制、TOTR对镜头的光学总长控制、DIMX对镜头视场的最大畸变量控制、MNCG，MXCG，MNEG对每个透镜的中心厚度和边缘厚度控制、MNCA，MXCA，MNEA对透镜间的中心空气厚度和边缘空气厚度控制、REAY对入射到像面的光线控制（可以减少像差，提高成像质量）、FCGT和FCGS分别对子午和弧矢方向上视场的场曲控制。
SPHA，COMA，ASTI，AXCL和LACL分别对初级球差、初级彗差、初级像散、初级轴向色差和初级垂轴色差控制［6］。
4）在一系列的优化之后，查看各种像差情况，修改目标值和权重，进行更一步的优化。
同时在评价函数中自建立控制操作符对整个光学系统的高级像差进行控制［7］。
5）进一步的修改结构，用ZEMAX软件中的Hammer Optimization功能自动对光学系统进行合理的玻璃替换，最终选用价格便宜，同时易加工的光学玻璃。
除了上述一系列的优化之外，在设计中本文还设定了非球面来对系统进行优化。
采用非球面可以提高系统的相对孔径，扩大视场角，在提高光束质量的同时，可以减少透镜的数量，缩小系统总长，使镜头的形状小型化，从而减轻了整个系统的重量。
采用非球面，更有利于校正系统的球差、像散、场曲，减少光能损失，从而获得高质量的图像效果和高品质的光学特性［8－9］。
3.3 设计结果与分析经过对初始结构的不断修改、优化，最终设计出一款满足设计指标的DLP微型投影物镜，图2为该微型投影物镜的结构图。
该物镜由6组8片组成，其中有两片为光学塑料（PMMA），六片为光学玻璃，而且光学玻璃均为价格便宜、经常使用、易加工的材料（如 H－K9L、H－ZK11、H－ZF1等）。
其有效焦距约为8.25mm，相对孔径约为1／2.2，视场角为80.5°，最大口径小于24mm，光学总长为40mm，后工作距离为24mm。
图2 优化后的结构图Fig.2 Optimized lens structure从优化后的结构图中看出，相比初始结构，该结构更简单了，镜片数由原来的9片变为8片，另外，非球面数由原来的3面变为现在的2面，而且均为低次的轴对称非球面，更有利于加工与检测。
该结构中第三面与第十四面为非球面，其中第三面为椭球面，第十四面为四次的偶次非球面。
下面根据该结构的像差和性能分析图［10］，同时结合设计指标来分析其合理性。
图3为该结构的MTF曲线，横坐标为空间频率，纵坐标为MTF值的大小。