zemax培训教程双胶镜头设计练习教材课程.ppt

* * ZEMAX培训教程---双胶镜头设计练习 * * 例子：双胶镜头设计 双胶镜头是个比较好的练习： 几乎所有光学设计都有双胶合透镜，其中一块正透镜常用冕玻璃，负透镜用火石玻璃， 通过正确选择玻璃，可以校正 球差、彗差和轴向色差， 有些设计，可以通过将单透镜分裂为双胶合透镜得到改进。 双胶合透镜包含的结构参数有： 3个曲率半径， 3个厚度值， 2种玻璃的折射率和V-number， 光栏的位置。 * * 设计要求 用F，d, C光 EPD=50mm F/8 FOV=10度 最小的边缘/中心厚度为4mm，最大中心厚度为18mm 使用合适的标准 选择合适的玻璃 * * 第一步：系统General data设置 选择“Gen”按钮，在aperture type中选择Entrance pupil diameter，Aperture value为50。 * * 第二步：视场和波长的设置 点“Fie” 和“Wav”按钮， 视场角为0，7，10三个， 波长直接选择可见光。 * * 第三步：建立surface data 建立6个面，包括Obj, Stop,3 lens和image surface。 输入玻璃牌号，前面为BK7,后面为火石F2。 * * 第四步：为F/#添加Solve 在光学面4的curvature上，增加solve： 将surface 4的radius栏上点右键， 选择F/#的solve type，输入其值为8 ， ZEMAX会自动调整这个面的曲率半径的值。 * * 第五步：建立优化函数 打开EditorMerit Function， 打开Default merit function对话框， 选择RMS spot radius作为优化数据， 加入边界约束条件。 * * 第六步：设置变量并优化 将2个曲率半径和4个厚度都设置为变量， 优化计算。 结果的2D layout和ray fan如下： * * 第七步：分析 哪些像差已经校正了？哪些没有校正？哪个是主要的像差？光栏的位置如何？ 本设计中： (1)不需要专门指定色差的目标值 (2)缺省优化函数对轴上色差有比较好的校正 (3)将光栏向离开透镜的方向移动，会引入横向色差 (4)边界条件基本满足 (5)可以将stop向透镜的方向移动，以减小横向色差。 * * 第八步：修改设计 将光栏向透镜移动，可以将横向色差降低，但引入了象散、彗差、离焦和spot radius的扩大。 * * 改进设计 分析： (1)一个半径是控制EFL的，另外二个是控制色差的， (2)光栏的位置对控制象散和彗差的效果不是太理想， (3)改变厚度的影响不是太大，特别是有边界条件约束的情况下， (4)主要要校正像差是：球差、横向色差和轴向色差。 校正球差的可能办法：(1)增加conic constant；(2)增加透镜 校正色差的可能办法： (1)移动光栏，但在这里帮助不大；(2)用新的玻璃。 * * 进行玻璃优化 尝试下列玻璃组合： BK7 SF1 BK7 SF2 BK7 SF5 或者直接对玻璃进行优化。有几种办法： (1)直接输入几种组合，进行优化， (2)对拟合玻璃的方程的参数进行优化---“model”glass，一般不推荐使用， (3)采用“substitute”的方法优化。容易、速度快，推荐使用。