怎样在Zemax中选择最适合玻璃.pdf

怎样在Zemax 中选择最适合的玻璃 这篇文章解释了：  类似Conradyd-D 方法的传统玻璃选择方法的局限性及玻璃模型方法的使 用  怎样在玻璃直接优化中使用玻璃替换方法(GlassSubstitutionmethod)  怎样在考虑玻璃有供应的(availability)，价格及耐候性(climateresistance)等 因素的情况下进一步严格挑选玻璃 作者：Nam-HyongKim 翻译：YOng 导语 玻璃的优化与其他数据的优化不同。选择玻璃的直接优化是一件困难，同时 也无法预测的过程，因为玻璃图中的玻璃并不连续。 例如，厚度可以很容易从10mm调整到10.1mm，但是我们却不可能轻微 调整F2玻璃使它成为色散更厉害一点的另一种玻璃。这就是说，玻璃以离散方 式存在。 选择玻璃的传统方法是使用某种玻璃模型。玻璃模型是一种使用数值参数将 玻璃色散理想化，然后以约束玻璃色散或者折射率到一个接近的有供应的玻璃的 方法。在可见光区域，可以用Conradyd-D方法进一步简化。这种方法只追迹 几条不同权重波长的光线，然后使用优化方法使它们的差异到达零值。 如果一种玻璃被描述为具有一定折射率、阿贝数及部分色散偏离(partial dispersiondeviation)的玻璃模型，那么就可以设置这些模型参数为变量，然后 像其他数值参数一样优化。然而，玻璃模型方法有一个严重的缺陷。当一个使用 玻璃模型的设计方案找到后，必须将玻璃模型转换为真实的玻璃。然后，必须使 用新选择的玻璃对这个设计再次优化。不幸的是，对于很多系统而言，新优化设 计方案的性能会比玻璃模型设计方案的性能差。更令人沮丧的是，用真实玻璃的 最优设计与使用玻璃模型找到的最优设计有不同的形式。 玻璃替换是选择玻璃的最有效的方法。玻璃替换方法直接改变玻璃的类型并 优化，以确定是否会产生一个更好的设计方案。当玻璃被设置为“substitute” 状态时，Zemax 会自动完成这个过程。当一种玻璃被“可替换玻璃”标识时， 全局优化算法(Hammer及GlobalSearch)会在优化过程中自动完成接近玻璃的 迭代替换。这样，Zemax 不仅可以优化类似曲率半径与厚度等数值参数，还可 以直接优化玻璃的选择，而不借助于理想化的玻璃色散。这是针对所有波长区域 最直接而强大的选择玻璃的方法。 玻璃替换 玻璃替换是Zemax 独有的、强大的优化方法。在优化过程中，玻璃替换方 法使用玻璃目录中的真实玻璃替代镜头数据编辑器(LDE)中的玻璃。 为了看到玻璃替换的行为，我们将优化样例中的Doublet.zmx(位于zemax 根目录下/Samples/Sequential/Objectives/Doublet.zmx)。 打开样例文件，并在LDE 中将两种玻璃设置为可替换状态如下图，打开( solve选项，并设置solve 类型为Substitute)。 S 出现在玻璃旁边的字母“ ”表示这些玻璃处于可以替换的状态。 如图，使用绩效函数(meritfunction)窗口下的默认绩效函数工具新建RMS wavefront 默认绩效函数。 OK (MeritFunctionEditor) 点击 ，绩效函数编辑器 会显示如下： 优化 由于优化时，每一次替换玻璃都会使绩效函数的值产生一个非连续的跃变， 因此玻璃替换需要使用全局优化算法，如GlobalSearch方法或者Hammer 方 法替代局部优化的阻尼最小二乘法。 替换的玻璃来自于系统目前使用的玻璃目录。在System--General--Glass Catalog 里，本例使用的是Schott 目录。 如图，打开OPD 扇形图，观察系统优化前的性能。OPD 的最大量度是0.5 个波长。 在Zemax 的菜单Tools--Optimization--HammerOptimization 下点击执 行Hammer优化。勾选“AutoUpdate”选项查看优化时LDE 的数据及OPD 扇 形图的变化。 如图，点击“Hammer” 开始优化： 你会看见优化时替换用到的玻璃及OPD扇形图窗口的变化。 结果