透镜设计练习(单透镜双胶合).pdfVIP

第15章单透镜设计

15.1设计任务

设计一个焦距为100mm，相对孔径为1/5的单透镜系统，全视场2ω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外表。

15.2设计过程

我们新建一个“”文件。点击菜单栏中的“文件〔File〕”，将刚刚新建的文件另存为

〔SaveAs...〕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〔LensDataEdito〕”的窗口，如图15-1

所示。

图15-1透镜数据编辑〔LensDataEdito〕窗口

图15-2General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〔EntrancePupilDiameter〕的孔径值〔ApertureValue〕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”，

2ω

可以打开“FieldData”窗口，如图15-3所示。因为全视场为10º，所以ω=5ºωº,ωº,ω

º。

图15-3Fields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“WavelengthData”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”μm。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15-4Wavelengths窗口

第四步：输入“透镜数据编辑〔LensDataEditor〕”的窗口中的数据

如图15-1，系统中有三个外表〔Surface〕，从上到下依次是OBJ、STO和IMA。OBJ就

是物面〔ObjectPlane〕，STO即孔径光阑〔ApertureStop〕的意思，但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。通常第一外表

就是STO，假设不是如此，则可在STO这一栏上按下鼠标，可选择在前面插入〔InsertSurface，

或按下键盘中的“Insert”键〕或在后面插入外表〔InsertAfter，或同时按下快捷键

“Ctrl+Insert”〕，于是STO就不再落在第一个透镜边框上了。如果要删除某个光学外表，

可以点击键盘中的“Delete”，或执行命令“Edit→DeleteSurface”。而IMA就是像平面〔Image

Plane〕。因为设计任务要求光阑设置在入射光线遇到的透镜的第一个光学外表，所以我们

选中STO行，并在其后面插入一行，此时OBJ为第0个面，STO为第1个面，IMA为第3个面，

光学外表类型〔Surf：Type〕为“Standard”，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

外表为平面。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

一光学外表与像面的距离为100mm〕”，单位为mm。在玻璃〔Glass〕列和STO行的交叉单