照相物镜系统设计报告
一、系统设计要求
1．1 光学特性要求
系统焦距：f′=12mm
物方视场角：2ω=40°
F数：F/# =4
工作波段：可见光
1．2 成像质量要求
MTF>0.3@67.5lp/mm
二、系统设计过程
2．1 系统选型
根据本次系统设计的光学特性要求，发现三分离式物镜可以很好的满足相关特性，所以接下来的设计与优化过程，是基于三分离式光学系统进行的。

2．2 设计及优化过程
2．2．1 初始结构参数录入
首先参考光学设计手册，选择对应光学特性参数均优于本次系统设计的光学结构参数，因此，录入初始光学结构参数如下图（图一）所示。

图一初始光学结构参数
同时，设定系统工作的光学特性参数，如下图（图二~四）所示。

图二系统孔径设定
图三系统工作波长设定
图四系统工作视场设定
以上工作完成后，根据软件提供的系统数据，此时系统有效焦距EFFL=77.2915mm。

2．2．2 系统焦距修改
为了使优化过程更加精确高效，这里先对系统焦距进行修改。

此次设计，要求系统的有效焦距EFFL=12mm，因此，按照Tools->Miscellaneous->Scale Lens 过程，如下图（图二）所示的方式进行修改。

图五修改系统焦距
修改后系统结构参数如下图（图六）所示。

图六焦距修改后系统光学结构参数
此时，系统有效焦距EFFL=12.0034mm，相应的成像质量评价指标图像，如下图（图七~九）所示。

图七优化前系统光线追迹图
图八优化前系统点列图
图九优化前系统调制传递函数（MTF）
2．2．3 设置优化函数
从前面的系统像质评价指标的图像可以看出，初始结构无法满足设计要求，需要对系统结构进行相应的优化处理，在Merit Function Editor中，按照Tools->Default Merit Function的过程进行缺省优化函数设定，如下图（图十）所示。

初始时，系统相差较大，设定系统根据光斑半径（Sport Radius）进行优化，当优化进行到一定程度后，系统相差与波长可比拟，则根据波前（Wavefront）进行优化。

图十缺省优化函数
为了使优化结果满足要求，应对优化函数进行优化丰富。

这里添加MTFA和EFFL操作数，其设定方式如下图（图十一）所示。

图十一自定义操作数设定
优化函数设定好后，就可以对系统结构参数设定变量，进行优化。

2．2．4 优化结果
经过优化后，系统结构参数如下图（图十二）所示。

图十二优化后系统结构参数
此时，系统相应的成像质量评价指标如下图（图十三~十五）所示。

图十三优化后光线追迹图
图十四优化后系统点列图
图十五优化后系统调制传递函数（MTF）
此时，系统有效焦距EFFL=12.0684mm。

三、结论
根据以上给出的成像质量评价指标以及焦距等一系列特征，此次系统设计满足要求，可以实现相应功能。