[发明专利]PWC法投影系统投影镜头的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学元件的设计方法，尤其涉及一种PWC法投影系统投影镜头的设计方法。

背景技术

 当技术人员做投影镜头设计时，急需要一种快捷的设计方法，但是现有的光学设计软件不具备此功能，现场模拟的时候照明系统尺寸比投影镜头朝前较多，另外口径空间也剩余很少，要寻找一款适合于现场要求的投影镜头的样例是很困难的，必须从初始结构开始设计，最常用的方法就是PWC法，但是此方法计算量大，公式很复杂，不能实用化，PWC法的教材很多，但是切合实际的很少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快捷、实用的PWC法投影系统投影镜头的设计方法。其具体方法为：

a、收集要设计的投影镜头的外部条件，包括视场、口径、尺寸、光学性能的约束要求；

b、电子表格读取建立初级相差平衡方程组需要的外部数据，将PWC法创建相差平衡方程组的公式集用MAX的最小二乘法解多元非线性联立方程祖（即相差平衡方程组）得到满足各种要求的各透镜PWC来，然后将各镜的结构与PWC的关系算式组移植进ZEMAX中，再以约束条件的方式用ZEMAX解多元非线性联立方程组的功能，解出各镜的初始结构来，另外还可把工艺上的约束条件移植进ZEMAX中，对初始结构的解进行筛选，这个过程是在手动与自动过程进行的，因此效率很高，使PWC法的效率提高十倍以上，这个方法最大的特点可以动态调整结构，即边调整边解方程，基本是半自动的形式来进行PWC设计的；

c、为了使计算标准化，可将PWC法以模块方式进行整理，例如，六单镜实体化模块、六双胶镜实体化模块、六非球面镜实体化模块，并结合指针技术进行基本模块的创建，可以适用于任何复杂的光学系统；

d、镜头的初始结构是在平衡了各种矛盾的情况下解方程得到的，因此有很大的校正潜力，由这个初解出法通过优化得到满足所有约束条件的很好的光学镜头来。

从本发明的技术方案可以看出，用PWC法得到的架构外形长度和口径都满足了要求，光学性能由约束条件得到保证，该方法设计了很好的显微镜头、照相镜头、投影镜头、变焦镜头，详见“光行天下网站”专家栏。因此此方法是可行的。

图1是本发明在投影系统设计中PWC法投影系统投影镜头的搭建合理架构的示意图；

图2是本发明在投影系统设计中PWC法投影系统投影镜头的由原有样例的示意图；

图3是本发明在投影系统设计中PWC法投影系统投影镜头的抽取原镜头架构的示意图；

图4是本发明在投影系统设计中PWC法投影系统投影镜头的原镜头的光路示意图；

图5是本发明在投影系统设计中PWC法投影系统投影镜头的原系统各元件分布说明示意图；

图6是本发明在投影系统设计中PWC法投影系统投影镜头的由原架构优化成新架构操作集说明示意图；

图7是本发明在投影系统设计中PWC法投影系统投影镜头的用ZEMAX软件查出的架构相差平衡的目标值的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步详述：

实施例1，参见图1至图7，PWC法投影系统投影镜头的设计方法。其具体方法为：

a、收集要设计的投影镜头的外部条件，包括视场、口径、尺寸、光学性能的约束要求；

b、电子表格读取建立初级相差平衡方程组需要的外部数据，将PWC法创建相差平衡方程组的公式集用MAX的最小二乘法解多元非线性联立方程祖（即相差平衡方程组）得到满足各种要求的各透镜PWC来，然后将各镜的结构与PWC的关系算式组移植进ZEMAX中，再以约束条件的方式用ZEMAX解多元非线性联立方程组的功能，解出各镜的初始结构来，另外还可把工艺上的约束条件移植进ZEMAX中，对初始结构的解进行筛选，这个过程是在手动与自动过程进行的，因此效率很高，使PWC法的效率提高十倍以上，这个方法最大的特点可以动态调整结构，即边调整边解方程，基本是半自动的形式来进行PWC设计的；

c、为了使计算标准化，可将PWC法以模块方式进行整理，例如，六单镜实体化模块、六双胶镜实体化模块、六非球面镜实体化模块，并结合指针技术进行基本模块的创建，可以适用于任何复杂的光学系统；

d、镜头的初始结构是在平衡了各种矛盾的情况下解方程得到的，因此有很大的校正潜力，由这个初解出法通过优化得到满足所有约束条件的很好的光学镜头来。