史光辉

(中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033)

1 引 言

一个好的变焦距物镜设计结果，不仅要求成像质量好，而且要求体积小、结构简单和工艺性能好。像ZEMAX和CODE.V那样的光学设计软件，虽然优化功能很强，但若想得到一个好的设计结果，初始解的选择仍然是至关重要的。求初始解的普遍做法是将已有的光学系统，或系统中的某个组元进行缩放。如果已有的光学系统和要设计的光学系统相仿，则不失为一种省事的方法。而有助于创新设计的、利用高斯光学和三级像差理论求初始解的方法却很少被应用。文献[1]认为，这种方法求解太繁琐，不如用现成的进行缩放的方法好。对于常规的光学系统，一般会有相仿的设计，但对于有特殊要求的光学系统，尤其是没有先例的、非常规的光学系统则很难有相仿的设计，如果硬要将一种不相干的光学系统或组元拿来缩放，则很难求得最佳的初始解。长期采用拿来进行缩放的方法，会使设计者对计算机过分依赖而不能很好发挥主观能动性。根据作者的经验，设计非常规光学系统时，若不是利用高斯光学和三级像差理论求初始解，则很难完成这些没有先例的光学系统的设计[2-5]。

20世纪60年代末，在薛鸣球院士的带领下，开始了利用高斯光学和三级像差理论求变焦距物镜初始解研究[6-7]。核心内容是用阻尼最小二乘法进行优化，求出各组元的、物在无限远的、规化的P、W。然后再用P、W求解各组元的结构形式。……