透镜设计练习(单透镜双胶合).docVIP

第15章 单透镜ω为10o，物距为无限远，在可见光下工作，选用K5玻璃，光阑设置在入射光线遇到的透镜的第一个光学表面。 15.2 设计过程 我们新建一个“LENS.ZMX”文件。点击菜单栏中的“文件（File）”，将刚刚新建的文件另存为（Save As...）名为“单透镜设计”的文件，保存类型按默认设置，即文件名称的后缀为“.ZMX”。在屏幕中有一个名为“透镜数据编辑（Lens Data Editor）”的窗口，如图15-1所示。 图15-1透镜数据编辑（Lens Data Editor）窗口 图15-2 General 窗口 第一步：输入系统参数——入瞳直径值 点击“Gen”按钮，或执行命令“System→General...”，或同时按下快捷键“Ctrl+G”，可以打开“General”窗口，如图15-2所示。因为系统的焦距为100mm，相对孔径为1/5，所以入瞳直径（Entrance Pupil Diameter）的孔径值（Aperture Value）为100×1/5=20mm。 第二步：输入系统参数——视场 点击“Fie”按钮，或执行命令“System→Fields...”，或同时按下快捷键“Ctrl+F”，可以打开“Field Data”窗口，如图15-3所示。因为全视场为10o，所以ω=5o，0.707ω=3.535o, 0.5ω=2.5o, 0.3ω=1.5o。 图15-3 Fields 窗口 第三步：输入系统参数——波长范围 点击“Wav”按钮，或执行命令“System→Wavelengths”，或同时按下快捷键“Ctrl+W”，可以打开“Wavelength Data”窗口，如图15-4所示。我们可以直接输入波长的数值，也可以选用“F,d,C[Visible]”，点击“Select”按钮即可选中，再点击“OK”按钮确定。主波长（Primary）选中0m。注意：可以在“X-Feild”列输入视场数据，也可以在“Y-Feild”列输入视场数据，但是最大视场值为半视场ω而不是全视场2ω。 图15-4 Wavelengths 窗口 第四步：输入“透镜数据编辑（Lens Data Editor）”的窗口中的数据 如图15-1，系统中有三个表面（Surface），从上到下依次是OBJ、STO和IMA。OBJ就是，STO即perture Stop）的意思，STO不一定就是光照过来所遇到的第一个透镜，在设计一组光学系统时，STO可选在任一透镜上通常第一就是STO，若不是如此，则可在STO这一栏上按鼠标，可，于是STO就不落在第一个透镜上了。而IMA就是像平面Image Plane）。）”，即标准球面。在曲面半径（Radius）列从上到下依次输入“Infinity”、“100”、“-100（这里的正负号遵从应用光学中的符号规则）”和“Infinity”，单位为mm，其中Infinity为无限大的意思，表示该曲面半径为无限大，即该表面为平面。在厚度、间距（Thickness）列依次输入“Infinity（这是因为物距为无限远）”、“5”和“100（因为设计任务要求系统的焦距为100mm，透镜很薄，故初始结构设定最后一光学表面与像面的距离为100mm）”，单位为mm。在玻璃（Glass）列和STO行的交叉单元格中输入“K5”。“半口径（Semi-Diameter）”列会由自动计算出来，如图15-5所示。 图15-5 单透镜的Lens Data Editor窗口 现在输入完毕检验设计是否达到要求nalysis→Layout→2D Layout”，或同时按下快捷键“Ctrl+L”即可打开“Layout”图形窗口，如图15-6所示。 图15-6 单透镜的二维轮廓图（Layout） 从图15-6中可以看出实际光线的焦平面并不与IMA相重合，而且不同视场的焦平面也并不相互重合，所以我们要进行优化以达到像质优良。 第六步：打开“Ray”图形窗口查看像差情况 点击“Ray”按钮，或执行命令“Analysis→Fans→Ray Aberration”，或同时按下快捷键“Ctrl+R”，即可打开“Ray Fan”图形窗口。在该图形窗口中可以看到五组（十个）图形，这是因为我们一开始设置了五个视场值，而每个视场又包含了子午曲线和弧矢曲线，所以共有五组（十个）图形。在该图形窗口中，“MAXIMUM SCALE：±2000.000 MICRONS”表示图形的最大比例尺为±2000.000 微米，如图15-7所示。很显然，这个数值是不合理的，说明初始结构的像差太大了。 图15-7 Ray Fan图 第七步：打开“FFT MTF”图形窗口，查看像差情况 点击“MTF”按钮，或执行命令“Analysis→MTF→FFT MTF”，或同时按下