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Zemax系统建模步骤及厚度控制方法

时间:2023-06-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:表21根据Zemax建模的步骤,首先是系统特性参数输入。单击OK键后,系统自动计算出最后一面与焦平面直接距离值,并在数值右方显示“M”,表示这一厚度值采用的求解方法。此时可以再次利用“Solve”求解功能,在Thickness solve on surface 1对话框中将第一面厚度Solve Type选择为“Edge Thickness”,并在厚度“Thickness”中输入0.1,这表示第一面边缘厚度被控制为0.1,系统根据这一控制自动调整第一面的中心厚度。

Zemax系统建模步骤及厚度控制方法

为简化设计过程,可以从已知的镜头数据库中选择光学特性参数与拟设计系统相接近的镜头数据作为初始结构。根据技术要求,从《光学设计手册》(李士贤,郑乐年编,1990)中选取了一个三片式照相物镜作为初始结构,相关参数见表2−1。

表2−1

根据Zemax建模的步骤,首先是系统特性参数输入。在General系统通用数据对话框中设置孔径和玻璃库。在孔径类型中选择“Image Space F/#”,并根据设计要求输入“4”;在玻璃库标签中键入中国玻璃库名称,如图2−24所示。打开视场设定对话框设置5个视场(0,0.3,0.5,0.7,1视场);打开波长设定对话框,单击Select≫F,d,C(visible)自动加入三个波长。

图2−24 系统特性参数输入

接着在透镜数据编辑器Lens Data Editor中输入初始结构参数,如图2−25所示。表格中第7面厚度为镜头组最后一面的厚度,在初始结构参数中并未列出。为了将要评价的像面设为系统的焦平面,可以利用Zemax的求解“Solve”功能。这一功能用于设定光学系统结构(Radius、Thickness、Glass、Semi−Diameter、Conic、Parameter)的操作参数。双击需要设置“Solve”的单元格,将弹出Thickness solve on surface 7求解对话框,如图2−26所示。根据本系统设计的要求,在对话框Solve Type中选择“Marginal Ray Height”,将“Height”值输入为“0”,表示将像面设置在边缘光线聚焦的像方焦平面上。对话框中“Pupil Zone”定义了光线的瞳面坐标,用归一化坐标表示。Pupil Zone值如为0,表示采用近轴光线;如为−1~+1的任意非零值,则表示采用所定义坐标上的实际边缘光线进行计算。单击OK键后,系统自动计算出最后一面与焦平面直接距离值,并在数值右方显示“M”,表示这一厚度值采用的求解方法。

图2−25 初始结构参数(www.xing528.com)

初始结构参数输入后,由于系统焦距与设计要求不符,需要通过缩放功能进行调整。选择Tools≫Scale Lens,由于系统现有焦距为74.98,要变为9,缩放因子为9/74.98=0.120 032,因此在Scale By Factor缩放因子后面填入0.120 032,如图2−27所示。单击OK键,Lens Data Editor中的结构数据发生变化,此时系统焦距EFFL已经调整为9。

图2−26 厚度求解

图2−27 缩放焦距

调整后的系统可以通过工具栏上的按钮Lay查看系统二维结构图。从结构图中可以看出,第一透镜口径不合理,出现前后两表面相交(第一面边缘厚度为负值)的情况。此时可以再次利用“Solve”求解功能,在Thickness solve on surface 1对话框中将第一面厚度Solve Type选择为“Edge Thickness”,并在厚度“Thickness”中输入0.1,这表示第一面边缘厚度被控制为0.1,系统根据这一控制自动调整第一面的中心厚度。调整前后的结构如图2−28所示。

图2−28 系统初始结构

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