光学设计实验.doc

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1、实验1单透镜（asinglet）实验目的开始ZEMAX，输入波长和镜片数据，生成光线特性曲线（rayfan），光程差曲线（OPD），和点列图（Spotdiagram），确定厚度求解方法和变量，进行简单的优化。实验要求：设计一个F/4的镜片，焦距为100mm，在轴上可见光谱范围内，用BK7玻璃实验步骤：1运行ZEMAX。ZEMAX主屏幕会显示镜片数据编辑（LDE）。2选择“系统（System）”菜单下的“波长（Wavelengths）”。屏幕中间会弹出一个“波长数据（WavelengthData）”对话框。。用鼠标在第二和第三行的“使用（Use）”上单击一下，将会增加两个波长使

2、总数成为三。现在，在第一个“波长”行中输入486，，在第二行的波长列中输入587，后在第三行输入656。“权重（Weight）”这一列用在优化上，以及计算波长权重数据如RMS点尺寸和STREHL率。现在让所有的权为1.0，单击OK保存所做的改变，然后退出波长数据对话框。3设置这个孔径值，选择“系统”中的“通常（General）”菜单项，出现“通常数据（GeneralData）”对话框，单击“孔径值（AperValue）”一格，输入一个值：25。插入第四个面，只需移动光标到像平面（后一个面）的“无穷（Infinity）”之上，按INSERT键。这将会在那一行插入一个新的面，并将

3、像平面往下移。4现在我们将要输入所要使用的玻璃。移动光标到第一面的“玻璃（Glass）”列，即在左边被标作STO的面。输入“BK7”并敲回车键。移动光标到第1面（我们刚才输入了BK7的地方）的厚度列并输入“4”。5现在，我们需要为镜片输入每一面的曲率半径值。在第1（STO）和2面中分别输入这些值。符号约定为：如果曲率中心在镜片的右边为正，在左边为负。这些符号（+100，-100）会产生一个等凸的镜片。我们还需要在镜片焦点处设置像平面的位置，所以要输入一个100的值，作为第2面的厚度。6先选择“分析（Analysis）”菜单，然后选择“图（Fan）”菜单，再选择“光线像差（Ra

4、yAberration）”。你将会看到光线特性曲线图在一个小窗口显示出来（如果看到任何出错信息，退回并确认是否所有你所输入的数据与所描述的是一致的）。光线特性曲线图如图所示。7在第2面的厚度上双击，弹出SOLVE对话框，它只简单地显示“固定（Fixed）”。在下拉框上单击，将SOLVE类型改变为“边缘光高（MarginalRayHeight）”，然后单击OK。从光线特性曲线窗口菜单，单击“更新（Update）”（在窗口任何地方双击也可更新），其光线特性曲线图如图所示。8将光标移到第1面的半径这一列，然后按Ctrl-Z（如果你喜欢用菜单界面，单击“半径”，然后选择SOLVES，

5、再从LDE菜单中选变量“Variabletoggle”；你也可以在“半径”上双击，得到一个下拉的选择列，其中包括了变量状态）。注意，出现“V”表示一个可变的参量。按Ctrl-Z与菜单的功能相同。再在第2面半径以及第2面的厚度上设置变化的标志，。第2面的厚度变化时，它的值会复盖（overrides）先前用求解定出的值。9从主菜单中选择“编辑（Editors）”菜单下的“评价函数”。出现一个与LDE类似的电子表格。从这个新的窗口的菜单条上，选择“工具（Tools）”菜单下的“缺省评价函数”。再在出现的对话框中，点击Reset，然后OK。在第一行中的任何一处单击鼠标，使光标移动到评

6、价函数编辑的第一行，按下INSERT键插入新的一行。现在，在“TYPE”列下，输入“EFFL”然后按回车。此操作数控制有效焦距。移动光标到“Target”列，输入“100”然后按回车。其“权重（Weight）”输入一个值：1。这样我们就完成了评价函数的定义。10现在从主菜单条中选择“工具”菜单下的“佳化（Optimization）”，会显示佳化工具对话框。注意“自动更新（AutoUpdate）”复选框。如果这个选项被选中，屏幕上当前所显示的窗口（如光学特性曲线图）会按佳化过程中镜头的改变而被自动更新。在该复选框中单击选择自动更新，然后单击“自动（Automatic）”，ZEM

7、AX会很快地减少评价函数。单击“退出（Exit）”关闭佳化对话框。11在Analysis中选择wavefront打开wavefrontMap如图实验2双透镜（adoublet）实验目的产生图层和视场曲率图，定义边缘厚度解，定义视场角。实验内容：一个双透镜包括两片玻璃，通常（但不一定）是胶合的，因此它们有一个共同的曲率。通过使用两片具有不同色散特性的玻璃，一阶色差可以被矫正。也就是说，我们需要得到抛物线形的多色光焦点漂移图，而不是直线的。这反过来会产生较好的像质。现在，我们保持先前100mm焦距和在轴上的