zemax笔记5——举例：设计单透镜

通过本例熟悉zemax操作，镜头参数设置，系统变量限制，对系统进行优化。
本例设计一个简单的单透镜。设计要求：

设计要求

一般设计思路为：

• 由系统的使用要求确定系统的设计目标及设计参数。
• 由设计参数确定系统的初始模型。利用PW法进行计算或使用现有结构来进行优化。
• 根据设计目标建立优化函数、设置变量进行优化。
• 使用分析菜单对优化结果进行查看。与设计参数进行对比，不满足则重新设计优化目标，断续优化。

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系统的基本参数设置

设置入瞳直径

system -> general
aperture: aperture value 设置为40。

定义视场

system -> fields
选择 angle ，
因为系统是旋转对称的，方便查看，只设置子午视场，设置视场为 0 ，0.707*5=3.5 ， 5 度。

通常选择0 ， 0.707 ， 1 乘以半视场的设置

视场设置

定义系统的波长

system -> wavelengths
输入本系统所需要的波长0.587。

系统的构建

zemax序列模式中光学系统是由一个个独立的表面构成，本例中单透镜系统由物面，透镜前表面，透镜后表面，像面 4个而组成。

• 默认的镜头数据编辑中只有3个表面，需要点击最后一个表面，再按insert键插入一个新的表面。

新增一个表面

• 设置镜头厚度
  在STO行（第二行）thickness列填入 5。

此处厚度应指当前表面到下一表面的距离。

此时打开一个2维视图可以看到两个表面之间有了距离（analysis -> layout -> 2D layout）

• 设置玻璃材质
  在STO行（第二行）glass 列填入 bk7。

此处厚度应指当前表面到下一表面之间的材质。

此时双击2D视图，可以看到绘制完的透镜。

• 利用F数限制求解第二个表面的曲率
  在第二个表面所在行（第三行）radius列 双击 在弹出的对话框中将 solve type 选为 F number ，F数设置为 10 。

Paste_Image.png

软件通过实时更改第二个表面的曲率来保证系统F数为10。

• 将像面放置在近轴像面处

设计目标要求计算近轴像面上的离散斑尺寸。
一般光学系统中近轴像面在边缘光线与光轴的交点处。

在第二个表面所在行（第三行）thickness列 双击 在弹出的对话框中将 solve type 选为 marginal ray height(边缘光线高) ，另height（高度值）设置为 0 （表示与光轴相交处）。如果 pupil zone 为0，表示选择实际边缘光线。

问题：pupil zone的具体作用是什么？

Paste_Image.png

• 设置变量
  本例中现在只剩透镜前表面可以设置为变量。
  在第一个表面所在行（第二行）thickness列 双击 在弹出的对话框中将 solve type 选为 variable。

设置变量

• 建立评价函数
  设置系统的最终效果。
  editors -> merit function : tools -> defaults merit function
  本例中只有曲率为变量，所以可以不对galss 和 air 厚度限制。
  点击 确定 完成

建立评价函数

• 对系统进行优化
  tools -> optimization -> optimization:
  勾选auto update 其它窗口可实时显示优化结果。
  右击automatic 开始优化。

系统优化

等待优化完成，查看优化结果。

所有设计完成

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