ZEMAX基础光学设计笔记(一)

安装:在安装Zemax软件之间,需要先安装保护看门狗软件,然后再安装Zemax软件。(注意先后顺序)

评价函数编辑器:求解等问题,相关函数(字母缩写组)可查看Zemax手册(评价函数的编辑和使用比较复杂)(快速入门靠视频,后续专研还得官方手册!)

课程4,讲述了一个对于透镜设计和优化的基本步骤。F设置、评价函数的设置以及局部优化处理。

注:MTF图形曲线中的T、S是什么意思?

其中,T表示子午方向上的传递函数;S表示弧矢方向上的传递函数。后面的数据是视场的角度。

Class 5——视频讲述了结构设计以及参数求解,最后讲述了几种对于系统优化的步骤和使用方法,让系统更加接近最优解。(useful)

部分应用板块:

注意:在对系统进行局部优化之后,为了进一步对系统进行评估,可以通过(工具——设计——锤形优化)进行进一步的优化,若通过一定时间后没有得出结果,可能该系统较为完善。(锤形优化在视频内容讲解中只使用在材料替换的优化过程中。)

光学系统参数的改进:

  1. 添加非球面,通过使用二次曲面系数(圆锥系数来进行改善(分析——RMS)
  2. 偶次非球面进行优化
  3. 双胶合透镜来改善(双胶面分离)
  4. 通过将材料设置为变量,通过优化来改善(不再使用局部优化,而是使用锤形优化)

在系统优化过程中,对于多个曲面对的系统,如何选定最佳的非球面对象呢?答:可以通过工具——设计——找到最佳非曲面,来寻找最佳对象面。

Class 6——玻璃材料的属性

重要特性:(工具——数据库)可查看相关参数

—折射率

—色散

其他特性

—硬度

—价格

—均匀性

—耐酸碱性

—质量

—折射率分布

—透过率

Class 7——用户自定义材料的使用

数据库

数据拟合

外导入材料数据

Class 8——公差分析

 

 

合适的评价方法:RMS、MTF等

Class 9——公差操作数(公差数据编辑器)

Class 10——双通系统的公差分析(部分内容抽象难以理解!!!)

工具——数据库——透镜库(可以寻找并载入想要的透镜系统)

实现双通透镜,光线反射。

镜片包络处理:

 

 

Class 11——公差分析

公差分析报告查看和介绍。

Class 12——双通透镜的公差分析(该视频与前面有重合!)

(表面类型注释:第11章 表面类型 - 豆丁网

Class 13——变焦系统设计(重要视频!!!

Zemax多重结构:随着使用状况的不同,相应参数会发生变化。

       类型:变焦系统、消热差系统、多光路系统、扫描系统

第一、设计中的孔径要求,通过设置求解出孔径的大小尺寸,保持一致。(通过改变空气的间隔(3、4、7、10面),见文件变焦系统设计_class13.zemax)

第二、评价函数编辑器设置(13:00-)EFFL有效焦距设置。

Class 14——热分析(重要视频!!!)

光学系统结构会随着环境温度变化而发生变化

       光学材料折射率

       空气折射率

       光学材料热胀冷缩

       机械结构热胀冷缩

环境压强变化

       材料折射率也会发生变化

第一部分:常规——环境(可以设置温度和压强);第二部分:多重组态结构——设置不同温度结构;第三部分:函数编辑器优化结构(step:曲率半径、厚度设置为变量,然后针对RMS光斑半径进行优化,还可以将材料设置成替换(11:40 注意的是该变量修改只能在多重结构设置中的材料框中进行修改),进行材料替换优化(前面视频有涉及Class 5))

Class 15——激光扩束镜(实战训练视频)

(激光进入的第一个面,最好使用曲面而不使用平面,减少光线发射,发生干扰。)

优化后的关键参数:PTV(波峰到波谷)值变得更小了。

报告中的EFL是焦距;F/# F数。

=>所设计的系统结构优化完之后,可以通过数据报表查看各个透镜表面的焦距和厚度,然后通过透镜数据库进行查询相关透镜来进一步组配该光学系统(将找到的镜头进行插入替换即可)。

Class 16——坐标断点(前面有一节有使用)

系统的非对称性涉及时,就会用到坐标断点。(设置的一般顺序:先偏心,再倾斜)

坐标断点的控制范围是  该断点面后面的所有结构,都会发生变化,若想某一个结构发生变化,需要在变化结构对象的后面再插入一个坐标断点面,然后进行反向移动即可。(09:00)

Class 17——扫描系统(重要视频)

涉及内容:反射面的添加和角度旋转、透镜的优化、使用多组态结构编辑器进行扫描优化、材料替换方法进一步优化结构设计。

Class 18——全息坐标的设定和使用

参数:

对于有 倾斜的光线  没有照射到接受面中心,可以在接受面前面添加一个间断面,设置主光线方向在自动设置。

      • 一个小工具,来查看某一个透镜移动后,光线在整个系统中的传输情况。

  

  

Class 19——利用序列和非序列构建棱镜系统

Class 20——牛顿望远镜的设置(综合视频、重要)

曲面反射镜的设置,折叠反射镜的旋转

Class 21——MTF的分析和优化(评价方法和概念介绍)

评价方法:

       几何评价方法、物理评价方法

点扩散函数:

艾里斑:1.22λ*F/#

Strehl ratio:

Class 22——双高斯镜头的优化设计(重要实践视频)

起初是在评价函数中对光斑半径进行优化,随后可通过修改评价函数,对另一个方向进行优化。

Class 23——系统中光学材料的分析和优化

材料参数中的各个量设置为变量进行优化

材料替换进行优化处理

常用快捷键:

Ctrl+Z:快速设置为变量

Ctrl+End:将放大图还原为默认大小

End:逐渐还原

Insert:插入新面

上下左右键:对视图进行旋转

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转载自blog.csdn.net/VJCP_90909Bu0/article/details/125563686