zemax笔记21——双高斯镜头的优化设计

系统要求

• F数为3。
• 有效焦距为75mm。
• 可见光范围内成像。（使用FdC光）
• 此为35mm摄影镜头，所以视场大小为24*36mm。
• 因为是成像镜头，畸变小于1%。
• 后工作距大于40mm。

输入基本参数

• 输入初始镜头数据并设置变量，最后一表面的曲率使用F数=3来求解。
  （为了求解更优化更快一些，数据应可能的接近优化后的值）
• 入瞳为25mm
• 视场设置为实际像高0， 15.3 ，21.6 。
• 选择FdC光

基本参数

设置评价函数

• 蛇夫座设置

  
  
  

  默认设置

• 操作数设置
  使用TTHI和OPGT来控制后焦距小于40 。

控制后焦距

控制后焦距

优化

• 我们要优化的是离散斑大小，所以优化前打开离散斑视图，观察离散斑的优化过程。

• 优化完成后打开光程差图，当前系统的光程差为10个波长。需要对系统进行进一步的优化。

将评价函数中的离散斑评价（spot radius）方法更改为波前差（wavefront），再进行一次优化。

优化完成后光程差降低为5个波长。

• 对于成像系统而言，我们更注重MTF的情况。
  打开MTF视图，将最大空间频率设置为50 ，并显示衍射极限。

MTF视图

点击TEXT可以各点的具体数值。

• 在评价函数中添加操作数
  使用MTFA操作数获得轴向视场50线对处的MTF值。
  MTFA中samp表示抽样值，越大越精确，计算耗时越多。
  wave表示计算所用到在波长数，0表示用复色光。
  field 表示第几个视场。
  freq MTF的横坐标，空间频率（单位为 线对/mm）

  
  
  

  MTFA

使用OPGT操作数控制其值大于0.55 。

OPGT

OPGT

同样控制轴向视场30线对处的值大于0.72 。
控制边缘视场50线对处的值大于0.3 。
控制边缘视场30线对处的值大于0.7 。

Paste_Image.png

Paste_Image.png

上一步我们优化的是波前差，而MTF和波前差是统一，所以我们将评价函数中所有OPDX操作数都删除掉。

• 再次优化
  优化完成后看到MTF函数有所好转，大部分目标已经达到:

  
  
  

  优化后

要完全满足评价函数设定的目标，需要使用垂心优化（hammer optimization）,耗时较多，就不继续了。

最终结果

整体结构

MTF函数

离散斑

镜头数据