一种常用来消像差的设计。

本例中透镜设计要求：

BK7/F2经典消色差组合。

设计要求

Paste_Image.png

基本数据设置

system -> genral:

1.1. aperture:

1.2. aperture type: entrance pupil diameter

1.3. aperture value: 50

system -> fileds:

注意：全视场为10度，半视场为5度

所以任设置视场为： 05、0.7075=3.5 、1*5 。

视场设置

system -> wavelengths

系统默认提供FdC光的选择，只要点击下方 select 按钮即可选中FdC光。

选择FdC光

构造系统结构

analysis -> layout -> 2D layout (3D layout)

设计前先打开一个2D或3D视图，方便查看系统结构

本系统有6个面：物面、光阑面、透镜前表面、胶合面、透镜后表面、像面。lens data editor 默认只有3个面，需新插入3个面(按键盘上 insert 键插入)。

插入新表面

选择玻璃材料：

glass

系统F数：

在最后一个表面使用F解来求得其曲率半径，确保系统F数不变。

双击lens2后表面的曲率半径：

双击

填写F数

定义系统变量：

目前系统中还有2个曲率半径和4个厚度参数可设为变量，另两个玻璃材料也可以设置为变量。

先不调整玻璃材料，将2个曲率半径和4个厚度参数设为变量。(双击 选择 varibale)

设置评价函数

editors -> merit function :

tools -> default merit function：

( 这里是要消除色差，所以选择 均方根(RMS) 和 离散斑尺寸(spot radius)。本例要求考虑实际厚度，故设置 Glass 和 Air 参数)

默认评价函数

打开离散斑视图，可以随时查看系统离散斑变化。

analysis -> spot diagrams -> standard

优化参数

tools -> optimization -> optimizaiton

勾选 auto update

点击 automatic 开始优化。

优化完成后可以打开 光线扇形图 查看 不同视场的像差图。

anlysis -> fan -> ray aberration

打开色散移焦图 可以看到同波长对应的实际焦距

anlysis -> miscellaneous -> chromatic focal shift

查看垂轴色差：

anlysis -> miscellaneous -> lateral color

zemax 优化过程中倾向于使玻璃材料厚度尽可能大，因为厚度增大时色差会减小。所以要把其厚度限制在可以制作的范围内。

当前结构参数的优化结果是否达到最优还需要再判断，因为当前优化可能只是一个相对较好值，这时候可以再使用垂心优化做进一步优化。

垂心优化可以跳过相对较好值，一直找整体最好值。一般经过足够时间后zemax就能找到最佳结果。如果一段时间后没有太大变化，有两种可能：1，目前结果已经是最佳值，2，时间还不够长，还没找到最佳值。

常用的结构改进思路

1，添加非球面(使用二次曲面系数或更复杂的面型)。

zemax中可将相应表面的二次曲面系数设为变量。

二次曲面系数

或者双击表面相对应的 surf type 栏来改变表面面型，得到复杂面型。

面型更改

复杂面型不容易制作，一般不会设太多，而把哪个面设置为非球面效果最好，zemax提供了 寻找最佳非球面工具：

tools -> optimizaiton -> find best asphere

选择寻找的表面范围后点击 start 开始 寻找 。

找到后设置并退出，重新设置评价函数。

2009版本中必需在所有表面均为球面时可用此功能。

2，取消胶合，将胶合界面变为两个独立的透镜，得到更多的变量。

3，玻璃材料设为变量。更换玻璃来改善系统。

这时需要使用垂心优化。

相应的玻璃材料设置为substiute

替换玻璃

设计完成