zemax笔记2 - 评价函数作用

在zemax设计光学系统中评价函数起非常重要的作用,评价函数的值反应了我们设计的系统的好坏,理想情况下其值为0。

打开:
Editors --> Merit function

设置评价函数:
在Merit function 窗口中点击:tools --> default merit function

设置评价函数

Optimization function and reference 评价方法及参考点设置

设计不同类型系统时使用不同的评价方法。
例如:当我们设计系统最终结果像差大于2个波长时选用均方根斑点尺寸进行评价。而当最终结果像差小于2个波长时就可以选用均方根波前差来进行评价。

左边是评价方法的计算方法,均方根(RMS)峰谷值(PTV)两种不同的设计目标使用。

中间是具体评价方法:

  • wavefront 波前差
  • SpotRadius离散斑尺寸
  • spot x 离散斑横向尺寸
  • 等……
  • Angular Radius 空间角度选项,在无焦系统中使用。
  • ……

右边是参考点的设置:

  • centroid 参考质心光线
  • chief ray 参考主光线
  • unreferenced 无任何参考(2009版中无,12版中有

pupil integration method 光瞳采样方法的设置

  • Gaussian Quadrature 高斯球积法
    通过一定数量的环(rings)臂(arms)设置来进行光线的空间分布采样。在赛德尔像差中波前像差系数是由光瞳的半径值R和与子午轴偏角cos(theta)来共同表示的,这和高斯球积法中的环臂数相对应。
    当设置的环数为n时,则能计算出R的(2n-1)次像差。设置为3环时可以计算出5阶像差。
    臂:光瞳中均匀分布的臂数,设置为6时,均匀分布在光瞳中,相隔60度。对于轴对称系统,只需要追击其中1条光线。轴外光线左右对称分布,只需要追击一侧的光线。zemax 会根据系统的对称性自动选择相应光线。

赛德尔的五像差, 1856年德国的赛德尔,分析出五种镜头像差源之于单一色(单一波长)。此称为赛德尔五像差。包括:球差、慧差、场曲、像散、畸变。

  • Rectangular Array 矩形阵列法
    在光瞳内直接用矩形阵列的方法来进行采样。适用于高斯球积法不适用的情形,系统中包含非圆形光瞳时(使用高斯球积法会得到错误参数,zemax无法识别)。
    高斯球积法适用于圆形或旋转对称系统中,采用较少光线得到较好结果。(12版中有环形遮拦比选项,可用于具有环形遮拦的系统。)

thickness boundary values 厚度边界设置

对系统中镜片及空气的 边缘、中心厚度、最大间隔 进行设置。(对系统整体性能进行限制,避免输入错误)

最后是杂项设置栏

  • assume axial symmetry 假设系统是轴对称系统(例如有平面镜的系统选择此项加快计算)

  • ignore lateral color 会忽略垂轴色差(分色系统会用到)

  • config 对应结构

  • save 和 load 保存和加载不同设置。

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