zemax筆記21——雙高斯鏡頭的優化設計

系統要求

  • F數為3。
  • 有效焦距為75mm。
  • 可見光范圍內成像。(使用FdC光)
  • 此為35mm攝影鏡頭,所以視場大小為24*36mm。
  • 因為是成像鏡頭,畸變小于1%。
  • 后工作距大于40mm。

輸入基本參數

  • 輸入初始鏡頭數據并設置變量,最后一表面的曲率使用F數=3來求解。
    (為了求解更優化更快一些,數據應可能的接近優化后的值)
  • 入瞳為25mm
  • 視場設置為實際像高0, 15.3 ,21.6 。
  • 選擇FdC光
基本參數

設置評價函數

  • 蛇夫座設置


    默認設置
  • 操作數設置
    使用TTHI和OPGT來控制后焦距小于40 。

控制后焦距

控制后焦距

優化

  • 我們要優化的是離散斑大小,所以優化前打開離散斑視圖,觀察離散斑的優化過程。

  • 優化完成后打開光程差圖,當前系統的光程差為10個波長。需要對系統進行進一步的優化。

將評價函數中的離散斑評價(spot radius)方法更改為波前差(wavefront),再進行一次優化。

優化完成后光程差降低為5個波長。

  • 對于成像系統而言,我們更注重MTF的情況。
    打開MTF視圖,將最大空間頻率設置為50 ,并顯示衍射極限。
MTF視圖

點擊TEXT可以各點的具體數值。

  • 在評價函數中添加操作數
    使用MTFA操作數獲得軸向視場50線對處的MTF值。
    MTFA中samp表示抽樣值,越大越精確,計算耗時越多。
    wave表示計算所用到在波長數,0表示用復色光。
    field 表示第幾個視場。
    freq MTF的橫坐標,空間頻率(單位為 線對/mm)


    MTFA

使用OPGT操作數控制其值大于0.55 。

OPGT
OPGT

同樣控制軸向視場30線對處的值大于0.72 。
控制邊緣視場50線對處的值大于0.3 。
控制邊緣視場30線對處的值大于0.7 。

Paste_Image.png
Paste_Image.png

上一步我們優化的是波前差,而MTF和波前差是統一,所以我們將評價函數中所有OPDX操作數都刪除掉。

  • 再次優化
    優化完成后看到MTF函數有所好轉,大部分目標已經達到:


    優化后

要完全滿足評價函數設定的目標,需要使用垂心優化(hammer optimization),耗時較多,就不繼續了。

最終結果

整體結構
MTF函數
離散斑
鏡頭數據
最后編輯于
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