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改进 Petzval（佩兹伐）透镜

概述

设计一个衍射限制的相机：

典型的Petzval 相机设计，是一种由两个分离的正群组透镜组成的照相机镜头（如下图），原始设计要求要包含 8 片透镜，但是因为我们比较喜欢挑战，所以我们将会试图设计一个只含有 7 片透镜的设计。

一个更常见的问题是如何正确地识别商用玻璃类型的名称。这两个程序有广泛的玻璃库，但名字经常不同。因此，在导入.zmx 文件之后，最常见的用户任务是编辑 RLE文件并插入正确的glass 名称。一个例子将说明其中一些问题。

设计要求

13 英寸的焦距

F/3.5.

视场角为±6 度

光谱范围为 0.7–0.52 μm

总长度为 17.06 英寸

后焦距为 0.7 英寸

设置工作目录

选择Dbook工作目录

参考Donald Dilworth《Lens Design Automatic and quasi-autonomous computational methods and techniques》第38章

Dsearch优化

点击打开C38M1，点击

运行DSEARCH_OPT.MAC，点击

点击，模拟退火(50,2,50)，结果如下：

ARGLASS 插入真实玻璃

这片透镜十分的卓越，几乎没有二次色差。注意表面三上的冕牌玻璃材料透镜。这个程序总是会找到这种减少二次色差的好办法。接下来，我们将要使用 ARGLASS 插入真实玻璃。（首先保存镜头）打开MRG 对话框，选择“Schott” 和“Sort”然后透镜就会重新回到存在过多二次色差的状态。这个程序将会通过寻找与真实玻璃最相近的玻璃模型匹配玻璃然后优化结果。这经常很有效果。

GESEARCH

让我们来看看 GESEARCH 能做些什么。回到保存的视图，将优化程序 MACro 保存为 GSOPT.MAC，然后准备另一个 MACro：

在多次的优化和退火后得到的结果

GESEARCH结果

当运行GSEARCH 时，它会尝试好几个目录，因为结果依赖于哪种玻璃最接近于透镜中的 GLMs，当然两者是不同的。打开MMF 对话框（MMF），选“Multicolor”，然后点击 “Execute”。这片透镜的MTF曲线见图。这片透镜的表现很明显比起先的 Petzval 的设计要好，而且只使用了7片透镜——这已经足够了。

总结

DSEARCH 回到了一个不同的设计——但是当真实玻璃插入到GSEARCH 后，透镜的质量就不再像原来那样的好了。这种情况发生了。我们期望至少部分的玻璃模型在合适的属性上和真实玻璃十分接近，但是这并不能保证上述情况不会发生。但是仍然还是有另一个办法想 DSEARCH 描述任务而且值得一试。另一种尝试的办法是向RSTART 赋予一个与设定的 100 英寸不同的值。这同样会探索设计树的不同分支。

在准备这一步骤时，我们尝试了好几种参数组合包括 RT，ASTART 和 RSTART。每一种都得到了不同的结果，其中大多数都在 1/4 波长区域内，也有一些不在这个区域内。这个是我们一直在追寻的任务的本质。正如 Kingslake 所说，“我尝试了所有…”我们的算法总是可以找到最好的结果固然是好事，但是我们还没能做到这个地步。然而，我们所有的工具都已经让人印象深刻，即使考虑到它们的局限性。我们正在虚拟一个非常大且枝繁叶茂的设计树，这些工具可以在绝大多数的情况下找到一个完美的设计。我们很好奇如果我们要求 DSEARCH 设计一个六片式透镜。它可以做的更好吗？您可以自己去尝试。