zemax筆記5——舉例:設(shè)計單透鏡

通過本例熟悉zemax操作韧骗,鏡頭參數(shù)設(shè)置,系統(tǒng)變量限制政模,對系統(tǒng)進行優(yōu)化。
本例設(shè)計一個簡單的單透鏡纽什。設(shè)計要求:


設(shè)計要求

一般設(shè)計思路為:

  • 由系統(tǒng)的使用要求確定系統(tǒng)的設(shè)計目標及設(shè)計參數(shù)。
  • 由設(shè)計參數(shù)確定系統(tǒng)的初始模型浪规。利用PW法進行計算或使用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)來進行優(yōu)化。
  • 根據(jù)設(shè)計目標建立優(yōu)化函數(shù)足丢、設(shè)置變量進行優(yōu)化。
  • 使用分析菜單對優(yōu)化結(jié)果進行查看耀鸦。與設(shè)計參數(shù)進行對比锻霎,不滿足則重新設(shè)計優(yōu)化目標吏口,斷續(xù)優(yōu)化蜀细。

系統(tǒng)的基本參數(shù)設(shè)置

設(shè)置入瞳直徑

system -> general
aperture: aperture value 設(shè)置為40。

定義視場

system -> fields
選擇 angle 痊夭,
因為系統(tǒng)是旋轉(zhuǎn)對稱的番舆,方便查看,只設(shè)置子午視場沃斤,設(shè)置視場為 0 牲证,0.707*5=3.5 , 5 度。

通常選擇0 奠宜, 0.707 包颁, 1 乘以半視場的設(shè)置

視場設(shè)置

定義系統(tǒng)的波長

system -> wavelengths
輸入本系統(tǒng)所需要的波長0.587娩嚼。

系統(tǒng)的構(gòu)建

zemax序列模式中光學系統(tǒng)是由一個個獨立的表面構(gòu)成滴肿,本例中單透鏡系統(tǒng)由物面滔灶,透鏡前表面萄涯,透鏡后表面涝影,像面 4個而組成。

  • 默認的鏡頭數(shù)據(jù)編輯中只有3個表面争占,需要點擊最后一個表面伯襟,再按insert鍵插入一個新的表面。
新增一個表面
  • 設(shè)置鏡頭厚度
    在STO行(第二行)thickness列填入 5握童。

此處厚度應(yīng)指當前表面到下一表面的距離姆怪。

此時打開一個2維視圖可以看到兩個表面之間有了距離(analysis -> layout -> 2D layout)

  • 設(shè)置玻璃材質(zhì)
    在STO行(第二行)glass 列填入 bk7

此處厚度應(yīng)指當前表面到下一表面之間的材質(zhì)澡绩。

此時雙擊2D視圖稽揭,可以看到繪制完的透鏡。

  • 利用F數(shù)限制求解第二個表面的曲率
    在第二個表面所在行(第三行)radius列 雙擊 在彈出的對話框中將 solve type 選為 F number 肥卡,F(xiàn)數(shù)設(shè)置為 10 溪掀。
Paste_Image.png

軟件通過實時更改第二個表面的曲率來保證系統(tǒng)F數(shù)為10。

  • 將像面放置在近軸像面處

設(shè)計目標要求計算近軸像面上的離散斑尺寸步鉴。
一般光學系統(tǒng)中近軸像面在邊緣光線與光軸的交點處揪胃。

在第二個表面所在行(第三行)thickness列 雙擊 在彈出的對話框中將 solve type 選為 marginal ray height(邊緣光線高) ,另height(高度值)設(shè)置為 0 (表示與光軸相交處)唠叛。如果 pupil zone 為0只嚣,表示選擇實際邊緣光線。

問題:pupil zone的具體作用是什么艺沼?

Paste_Image.png
  • 設(shè)置變量
    本例中現(xiàn)在只剩透鏡前表面可以設(shè)置為變量册舞。
    在第一個表面所在行(第二行)thickness列 雙擊 在彈出的對話框中將 solve type 選為 variable。
設(shè)置變量
  • 建立評價函數(shù)
    設(shè)置系統(tǒng)的最終效果障般。
    editors -> merit function : tools -> defaults merit function
    本例中只有曲率為變量调鲸,所以可以不對galss 和 air 厚度限制。
    點擊 確定 完成
建立評價函數(shù)
  • 對系統(tǒng)進行優(yōu)化
    tools -> optimization -> optimization:
    勾選auto update 其它窗口可實時顯示優(yōu)化結(jié)果挽荡。
    右擊automatic 開始優(yōu)化藐石。
系統(tǒng)優(yōu)化

等待優(yōu)化完成,查看優(yōu)化結(jié)果定拟。

所有設(shè)計完成


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