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
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