变焦镜头zemax27优化设计教学 实例.ppt

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1、变焦透镜(ZoomLens)ZEMAX中MC(Multi-Configuration，F7)功能的一个常见应用为变焦透镜设计。这个例子将涵盖变焦透镜的基本设罝与优化。变焦透镜系统的简易规格：1、有效焦距：75、100、125mm；2、入瞳直径：25mm（F/3、F/4、F/5）；3、三群镜组：皆为BK7与F2的胶合透镜；4、透镜厚度：中心与边缘厚度须大于2mm，中心厚度须小于10mm；5、透镜间距：中心与边缘距离必须大于1mm；6、视场角度：近轴像高为0、15.1、21.6mm（针对35mm的胶片）；7、波

2、长范围：F、d、C（可见光波段）。设罝系统参数开启系统(System)，一般(General)对话框。1、在孔径标签(ApertureTab)：孔径类型：入瞳直径孔径值：25mm按下「确认」。2、在单位标签(UnitsTab)：确认透镜单位为毫米(Millimeters)。初始透镜参数开始时使用三群透镜组件，每一群都使用BK7与F2组成之胶合透镜。透过冕牌与火石材料的结合可以有效地降低色差。这个基本的对称型式则可以有助于平衡像差。请依照下图所示的参数键入LDE(镜头数据编辑器)（请忽略半高(Semi-Di

3、ameter)栏）。（或者是，可以从SamplesTutorialTutorialzoom.zmx载入文件）设罝视场角开启场(FieldData)资料对话框。1、选择「近轴像高(ParaxialImageHeight)」单选按钮2、使用三个场位置3、Y场为0.0、15.1以及21.6mm4、按下「OK」设罝波长开启波长(Wavelength)资料对话框1、从下拉式选单中挑选「F、d、C(visible)」2、按下「Select」3、按下「Ok」定义多组态透镜MC的参数将设罝于多组态编辑器(Multi-

4、ConfigurationEditor(MCE))。选择编辑器(Editor)，然后从主选单列中挑选多组态(Multi-Configuration)，开启MCE（或使用功能键F7）。从MCE主选单列中挑选Edit，然后插入组态(InsertConfig)两次。现在MCE将有三行组态。只有被键入进MCE的参数才会在组态间有所差异。没有被键入进MCE的参数将保持为定值。允许所有透镜个别设罝MC参数为MC变数。将游标移至MCE，按下「Insert」键三次。现在MCE有四个列。这些将被设罝为表面3、4、7以及10的

5、厚度。键入多组态参数键入参数。将游标置于MCE的最左行的第一列并且按下左键。这将开启多组态操作数1(Multi-ConfigOperand1)的对话框。用来设罝表面三的厚度。以下是键入资料的快速方式。1、按下「T」键三次。在「操作数类型(OperandType)」下拉式选单内将选择「THIC」。2、按下Tab。游标将被移置「表面(Surface)」栏。3、按下3以选择表面三。4、按下「OK」。针对其它三个表面再设罝三次：1、右键、「T」、「T」、「T」、Tab、4、Enter2、右键、「T」、「T」、「T」

6、、Tab、7、Enter3、右键、「T」、「T」、「T」、Tab、10、Enter在下拉式选单里搜寻第一个字符。「10」是第二个被选择的。设罝多组态变数设罝编辑器内所有项目为MCE变数。(Ctrl+Z)在LDE，也设罝所有透镜的曲率与厚度为变数。建立多组态优化函数开始建立默认的优化函数(DefaultmeritFunction)。开启MFE(功能键F6)，在MFE主选单挑选ToolsDefaultMeritFunction1、选择：RMS–SpotRadius–Centroid出瞳积分方法(PupilI

7、ntegrationMethod)选择GaussianQuadrature2、厚度边界条件玻璃：2、10、2空气：1、200、1增加限制条件注意在MFE的第一个操作数为「CONF」。所有MC的优化函数将以此操作数开头，「CONF」操作数指示的操作数参照哪个组态。第一个键入被参照的为组态一，可透过「Cfg#」这个栏可以得知。接着是操作数「CONF2」以及应用于组态二的操作数，然后是组态三。还需要增加新的操作数来限制每个系统的聚焦长度，将放置操作数于优化函数的上面。而每个「EFFL」必须伴随一个「CONF」操作

8、数。组态一所限制的聚焦长度为75mm、组态二为100mm、组态三为125mm。每个EFFL操作数使用权值「1」。设罝透镜尺寸所有组态的镜组必须有同样的尺寸(半高(Semi-Diameter))。这里可以透过解(Solve)来进行限制。「最大(Maximum)」半高的解将被设罝每个组态中，每个表面半高的最大要求，这将确保边缘厚度的边界条件不被违反，不会产生异常的透镜。解设罝：1、将游标置于表面一的半高栏上，并且按下