Zemax软件设计教程解析.ppt

* * * * * * * * * 光线扇形图（Ray Fan） 描绘的是在像面上指定孔径的光线与主光线之间的差距 光程差扇形图（OPD Fan）指的是在出瞳面指定孔径的光线与主光线之间的差距。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 现在我们想让第二块玻璃至于1000摄氏度的环境中，那么需要在多结构编辑器中添加新的TEMP操作数，观察第一个玻璃板和第二个玻璃板的厚度变化。 第二个例子:打开ZEMAX自带的例子Cooke 40 degree field.zmx，使用Tools-〉remove all variables去掉所有的变量，打开多结构编辑器，使用Tools-〉auto thermal setup工具建立不同温度下的多重结构 得到的多结构编辑器： 现在我们可以通过CTRL+A快捷键切换不同的结构，观察MTF的变化： 20摄氏度 -20摄氏度 60摄氏度 热分析能力也可以让我们进行无热化设计。我们打开ZEMAX自带的例子doublet.zmx，打开多结构编辑器，使用Tools-〉auto thermal setup工具建立不同温度下的多重结构，你可以看到两种温度下的OPD图有明显的不同。 20度 100度 现在用玻璃替代和锤优化对此系统进行无热化设计。如果能找到TCE差距小于0.5ppm的两种玻璃，就可以保证在20度和100度两种温度下，镜头的性能不至于下降太多。优化函数： 在多结构编辑器中把玻璃设置为可替代，表面的曲率半径都作为变量，然后hammer。 结果： 20度 100度 此时的两种玻璃材料分别为UBK7，TCE为6.5；FN11，TCE为7.5 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 常见的ray fan曲线 OPD fan 光程差图看上去跟ray fan很类似，横坐标也是归一化的入瞳坐标，只是纵坐标不由光线在像面上的位置决定，它的纵坐标是出瞳处光线的光程与主光线的光程的差值 OPD fan的设置： Plot scale:设置纵坐标最大范围；number of ray:光线追迹时光线的数量；Wavelength、field:用来确定正在计算时选用的波长和视场；Tangential、Sagittal:这里只能选择OPD；use dashes:画图时，是采用颜色表示不同波长还是用虚线来表示；check aperture:检查光线是否能从表面的孔径通过，选择此项，使不能通过表面孔径的光线不被画出；vignetted pupil:选择此项，得到的数据将反映出渐晕的存在。 重新打开前面讲ray fan时的各个例子，看看各个基本像差的OPD曲线的特征。你会发现，OPD曲线与ray fan曲线很不一样，事实上他们有一定的联系，比如ray fan里的离焦曲线是入瞳坐标的一次函数，而离焦的OPD曲线是入瞳坐标的二次函数，其他像差也是如此，他们的OPD曲线都比他们的ray fan曲线高一阶。 像差常有两种表示方法，一种是像面上的横向光线像差，ray fan表示；一种是出瞳面上的光程差，用OPD fan表示。初级横向光线像差一般被称为三阶的像差，而在出瞳面上，他们对应的OPD是四阶的像差 Field Curv/Dist plot Field Curv/Dist可以用来分析场曲和畸变。左边的是场曲，右边的是畸变。 场曲图的纵坐标是视场角，横坐标是像点偏离近轴像面的距离，T表示子午场曲，S表示弧矢场曲。 畸变图的纵坐标是视场角，横坐标是畸变百分比 我们来看子午场曲。 从设计图中可以看到像面是弯曲的表面，而场曲图中的T曲线基本与y轴重合，表示子午场曲与像面重合，说明现在的像面就是子午场曲面，这个面上，轴外光线的像是弧矢方向的直线。 我们来看弧矢场曲。 这次场曲图中的S曲线基本与y轴重合，表示弧矢场曲与像面重合，说明现在的像面是弧矢场曲面，这个面上，轴外光线的像是子午方向的直线。 畸变的示意图： 真实主光线在像面上的高度设为H，近轴主光线在像面上的高度设为h，畸变图中纵坐标计算公式： 【(H-h)/h】×100% 优化 ZEMAX优化功能的介绍 ZEMAX提供的优化功能，可以改善那些给定了一个初始结构、拥有一些参数变量的镜头的性能，当然，前提是在合理构建的评价函数指导之下。参数变量可以是表面曲率、厚度、玻璃、二次常数等。ZEMAX的评价函数由一些操作数组成，这些操作数都有它的当前值、目标值和权重。ZEMAX采用阻尼最小二乘法算法能优化这个评价函数，使其最小。 所以，优化需要三个必要条件：1