Zemax简单透镜的设计与优化

项目要求:

        用BK7玻璃设计一个焦距为100mm的F/4单正透镜,要求在轴上可见光范围内最终成像的点列图的RMS半径<80,最大光线像差 < ±500um,光程差 < ±20waves。

操作步骤:

1.首先创建一个新的工作界面,设置入孔直径为25mm(该项目并未强行要求,只是常规设置而已!)

2.在透镜数据编辑器中加入一行(常用快捷键,可以瞧一眼“笔记篇”),填入相应参数:透镜的前曲面为100mm,后曲面为-100mm(Zemax中的符号是满足几何光学中的符号规则的!)。透镜的厚度设置为4mm即可。注意:将第二面的厚度设置为边缘光线高度求解,高度设置为0即可,主要是可以用来消除离焦现象。

(可以点开Lay二维光线图查看目前的光线传输情况。)

 3.视场设计为0

4.入射光线设置为F,D,C可见光范围。(下面有选项,可快速添加即可!)

 5.打开光扇图和点列图,便于后面观察优化前后的成像质量。(扇形图中的光线像差;点列图中的RMS(均方差)!)


↓↓↓↓↓↓【该处开始进行优化设置】↓↓↓↓↓↓


 6.打开评价函数编辑器,在设计中打开序列评价函数窗口进行设置。

 7.此处要求透镜的焦距为100mm,所以通过EFFl函数优化,让系统的焦距为100mm。

 8.系统进行优化前,需要设置几个变量。将前后面曲率半径设置为变量,第二面厚度设置为变量。

 9.优化

 10.优化后的评价参数

【附:

  • 边缘光线高度(M) 最常见的厚度求解是边缘光线高度求解,可用于将图像平面约束到近轴焦点。注意的是,任何表面都可以求解边缘光线高度,而不仅仅是图像平面之前的厚度。 “高度”是边缘光线在下一个表面(不一定是图像表面)的高度。
  • RMS 是均方根的缩写。这种类型是迄今为止最常用的。 RMS 是所有单个误差平方的平均值的平方根。
    PTV 是 Peak To Valley 的缩写。在极少数情况下,RMS 不如像差的最大程度重要。例如,如果所有光线都需要落在探测器或光纤上的圆形区域内。在这些情况下,峰谷值 (PTV) 可能是更好的性能指标。这种评价函数类型试图最小化错误的 PTV 范围。
  • 主射线:数据的 RMS 或 PTV 计算以主波长处的主射线为参考。对于波前优化,参考主光线会减去平均波前,而不是 x 倾斜或 y 倾斜。

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