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:
![](https://q4.itc.cn/images01/20240131/064c8ddb5ddb45ab8c08920b622ddde7.png)
基本参数:
![](https://q6.itc.cn/images01/20240131/9123bc59963d4b9ca1656754c78ccc0f.png)
物高为-42.4475,满足100mm处画像对角线长85mm。
畸变:
![](https://q5.itc.cn/images01/20240131/c8a251bcd81a4a05ab538689b49ea00c.png)
MTF:
![](https://q1.itc.cn/images01/20240131/8515e78fc5d24bc4bc7f78c8ce851491.png)
由上图可知,畸变和 MTF 基本已满足要求。
主光线角度:
![](https://q6.itc.cn/images01/20240131/84f269b7b7624728b154162ab264b8cc.png)
主光线角度比较小,远心度比较好
插入真实光阑:
![](https://q9.itc.cn/images01/20240131/01ce8f59d11d40c3913d174fc1d715c2.png)
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):
![](https://q3.itc.cn/images01/20240131/5384b612a3fb43458cb8d91c18168bce.png)
替换真实玻璃:
![](https://q8.itc.cn/images01/20240131/4f36d7f23b62474bb58f108e66674264.png)
![](https://q0.itc.cn/images01/20240131/94612f5e584b43a58640d9da63063ea5.png)
将中间三片玻璃透镜替换成真实材料。
最后结果:
![](https://q5.itc.cn/images01/20240131/e049d832f46b4685aa462ea20feb0027.png)
畸变:
![](https://q0.itc.cn/images01/20240131/529ffb0f97d8419f8a4c9d474b1a65b4.png)
MTF:
![](https://q1.itc.cn/images01/20240131/9022089ec4ba4de5b45268ee9f266683.png)
主光线角度:
![](https://q4.itc.cn/images01/20240131/c965c0a0ac644721abdab64b1c234623.png)
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。