一種常用來消像差的設計。

本例中透鏡設計要求：
BK7/F2經典消色差組合。

設計要求

Paste_Image.png

基本數據設置

1. system -> genral:
   1.1. aperture:
   1.2. aperture type: entrance pupil diameter
   1.3. aperture value: 50

2. system -> fileds:
   注意：全視場為10度，半視場為5度
   所以任設置視場為： 05、0.7075=3.5 、1*5 。
   

   視場設置

3. system -> wavelengths
   系統默認提供FdC光的選擇，只要點擊下方 select 按鈕即可選中FdC光。
   

   選擇FdC光

構造系統結構

analysis -> layout -> 2D layout (3D layout)
設計前先打開一個2D或3D視圖，方便查看系統結構

1. 本系統有6個面：物面、光闌面、透鏡前表面、膠合面、透鏡后表面、像面。lens data editor 默認只有3個面，需新插入3個面（按鍵盤上 insert 鍵插入）。

   
   
   插入新表面

2. 選擇玻璃材料：

   
   
   glass

3. 系統F數：
   在最后一個表面使用F解來求得其曲率半徑，確保系統F數不變。
   雙擊lens2后表面的曲率半徑：

   
   
   雙擊
   
   
   填寫F數

4. 定義系統變量：
   目前系統中還有2個曲率半徑和4個厚度參數可設為變量，另兩個玻璃材料也可以設置為變量。
   先不調整玻璃材料，將2個曲率半徑和4個厚度參數設為變量。（雙擊 選擇 varibale）

設置評價函數

editors -> merit function :
tools -> default merit function：
（ 這里是要消除色差，所以選擇 均方根（RMS） 和 離散斑尺寸（spot radius）。本例要求考慮實際厚度，故設置 Glass 和 Air 參數）

默認評價函數

打開離散斑視圖，可以隨時查看系統離散斑變化。
analysis -> spot diagrams -> standard

優化參數

tools -> optimization -> optimizaiton
勾選 auto update
點擊 automatic 開始優化。

優化完成后可以打開 光線扇形圖 查看 不同視場的像差圖。
anlysis -> fan -> ray aberration
打開色散移焦圖 可以看到同波長對應的實際焦距
anlysis -> miscellaneous -> chromatic focal shift
查看垂軸色差：
anlysis -> miscellaneous -> lateral color

zemax 優化過程中傾向于使玻璃材料厚度盡可能大，因為厚度增大時色差會減小。所以要把其厚度限制在可以制作的范圍內。

當前結構參數的優化結果是否達到最優還需要再判斷，因為當前優化可能只是一個相對較好值，這時候可以再使用垂心優化做進一步優化。
垂心優化可以跳過相對較好值，一直找整體最好值。一般經過足夠時間后zemax就能找到最佳結果。如果一段時間后沒有太大變化，有兩種可能：1，目前結果已經是最佳值，2，時間還不夠長，還沒找到最佳值。

常用的結構改進思路

1，添加非球面（使用二次曲面系數或更復雜的面型）。

• zemax中可將相應表面的二次曲面系數設為變量。

  
  
  二次曲面系數

• 或者雙擊表面相對應的 surf type 欄來改變表面面型，得到復雜面型。

  
  
  面型更改

復雜面型不容易制作，一般不會設太多，而把哪個面設置為非球面效果最好，zemax提供了 尋找最佳非球面工具：
tools -> optimizaiton -> find best asphere
選擇尋找的表面范圍后點擊 start 開始 尋找 。
找到后設置并退出，重新設置評價函數。

2009版本中必需在所有表面均為球面時可用此功能。

2，取消膠合，將膠合界面變為兩個獨立的透鏡，得到更多的變量。
3，玻璃材料設為變量。更換玻璃來改善系統。

這時需要使用垂心優化。
相應的玻璃材料設置為substiute

替換玻璃

設計完成