玻璃替换优化：BK7和F2的改善效果分析

到目前为止，也许会明白一些关于系统的主要像差是如何转变的，也就是说为什么由之前的像散占主导变成了色差占主导。同时，当把光阑从透镜上移出后，轴外视场像差（像散、场曲、彗差）都会得到较大的改善，而色差和畸变相应会变大，但总体光斑却是变小的，通过这个例子就可以说明像差平衡的方法。

现在如果还想进一步提高系统光斑，就要减小主导像差——色差。而影响色差的主要因素是视场光阑和材料，此时只能通过改变材料来尝试提高系统光斑。

对双透镜的材料选取，一开始选取了常用的BK7 和F2 材料的组合，但这并不一定是最佳材料组合。在软件中，可以用替换功能替换这两种材料，通过优化找到其他的最佳组合形式，这就是玻璃优化的过程。

对本结构编辑器中玻璃材料BK7 和F2，打开两种材料栏的右边小框，即打开玻璃求解类型，选择Substitute，也就是玻璃替换求解。优化时，软件会自动从当前玻璃库中提取玻璃材料，并对当前使用的材料进行替换，优化得到一个结果，然后再替代其他玻璃再优化。

将BK7 和F2 的玻璃求解类型都设置为Substitute 类型，并进行优化。在此，需要提醒的是：玻璃替换是一种离散取值方法，不能用Optimize 方法来直接优化，因为Optimize 是局部连续优化，与玻璃离散取值不符合。因此，玻璃替换时，需要用锤形优化（Hammer Current 或者Hammer Optimization）方法来进行优化。

第8 步：玻璃替换优化。

单击透镜编辑器中玻璃BK7 栏的右边小方框，弹出对话框如图7-42 所示，在弹出的玻璃材料求解类型（Solve Type）中选择“Substitute”，即完成了该面的玻璃替换设置。

对F2 玻璃材质进行同样的玻璃求解设置后，透镜编辑器中BK7 和F2 栏右边小方框会显示“S”字母标识，表示这两种玻璃求解类型都设为“Substitute”，如图7-43所示。

图7-42　玻璃替换求解设置

图7-43　玻璃替换求解后的编辑器

设置好玻璃替换求解后，点击菜单栏“Optimize”，并左键单击“Hammer Current”，如图7-44 所示，最终打开锤形优化对话框。

在弹出的锤形优化对话框中，单击“Start”按钮，软件开始优化，如图7-45 所示。锤形优化方法比局部优化占用较多的时间，对于复杂系统的优化可能需要几个小时，甚至几天的时间。经过一些时间的优化，可手动停止来查看优化后的结果。

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图7-44　锤形优化按钮

图7-45　锤形优化对话框

第9 步：打开玻璃替换优化效果。

手动停止玻璃替换优化，打开结构图、光斑图、赛得尔像差图及光线像差图，分别如图7-46～图7-49 所示。

图7-46　结构图

图7-47　光斑图

图7-48　赛得尔像差图

图7-49　光线像差图

经过玻璃替换优化后，光斑图得到进一步改善。并且从图7-48 和图7-49 中都可以看出，色差改进了不少，同时还有一些畸变存在，这就是像差的平衡方法。