在鱼眼镜头的设计过程中,设计者往往依赖设计经验选择专利作为初始结构,缺乏理论指导。在鱼眼镜头前光组结构和后光组的光焦度以及光学间隔的基础上,提出一种求解鱼眼镜头后光组曲率半径初始参数的方法。通过前、后光组球差和彗差的波像差平衡条件建立方程组,求解该方程组后得到后光组的各光学面曲率半径初值,并以曲率半径初值作为参考值,应用Zemax软件进一步优化,得到初始结构。研究表明,应用这种方法求解鱼眼镜头后光组的初始光学参数,能使优化算法在较短时间内搜索到最优的参数解。

基于主光线传输方程，研究了鱼眼镜头前光组负弯月形透镜物像空间的视场角压缩比与结构参数之间的关系，并根据视场角压缩比及镜头尺寸的设计限制，初步确定前光组的结构参数。针对前光组具有平面对称光学系统的成像特性，应用平面对称光学系统像差理论计算前光组波像差；然后利用鱼眼镜头前、后光组波像差的平衡条件，求解后光组各透镜的光焦度及光学间隔；并将其作为限制条件，应用Zemax软件设计了由三块透镜组成的简单后光组系统。以该简单系统作为初始结构进一步复杂化，得到满足更大视场和孔径要求的鱼眼镜头。研究表明，所述方法为设计鱼眼镜头初始结构提供了一种新的思路，且避免了以往设计者过于依赖经验和参考专利的问题。