基于ZEMAX的简单透镜的优化设计

实验二 基于ZEMAX的简单透镜的优化设计实验目的学会用ZEMAX对简单单透镜和双透镜进行设计优化。实验要求掌握使用ZEMAX实现光学优化设计的基本过程；学会生成光线像差（ray aberrati

ZEMAX 实验二基于的简单透镜的优化设计 一． 实验目的 学会用ZEMAX对简单单透镜和双透镜进行设计优化。 二． 实验要求 1. 掌握使用ZEMAX实现光学优化设计的基本过程； 2. 学会生成光线像差（ray aberration）特性曲线、光程差（OPD）曲线和点列图 （Spot diagram）、焦点色位移图和场曲图； 3. 学会面厚度的求解方法，学会定义透镜的边缘厚度解和视场角，进行简单的优化； 4. 初步掌握为实际生产和装配考虑的额外设计和优化。 三． 实验原理 （一） 基本设计过程 1． 拟好设计草图（光路图）；2.软件仿真光路图； 3. 优化设计：像质分析评价—优化—再分析评价—再优化--……达到指标； 4. 输出结果。 （二）优化设计 仿真光路图完成以后，调用各种像质分析图进行像质分析评价，看设计是否达标， 如还未达标，则恰当使用各种优化工具进行初步优化；然后再重新进行分析评价，看是 否达标，如此反复，直到设计达标。 1. 像质分析图。本实验中需学会调用光线像差（ray aberration）特性曲线、光程差 （OPD）曲线和点列图（Spot diagram）、焦点色位移图和场曲图来进行像质分析 评价，各图可从主菜单-分析中调出。 光线像差（ray aberration）特性曲线：关于光瞳坐标函数的光线像差特征曲线， 见理论课内容。 光程差（OPD）曲线：见理论课内容。 点列图（Spot diagram）： 焦点色位移图（Chromatic Focal Shift）：不同波长（颜色）的光线对于同一个 正透镜的不同焦距的曲线，可直观看出色差的大小。 视场、场曲图：见理论课内容。 2. solves功能评价函数(Merit Function) 调用优化工具进行优化。本实验中需掌握和 两种优化工具。 (1)Solves功能：解（solves），能使一些函数可以自动地调整特定值，可在曲率、 厚度、玻璃名称、半径、圆锥系数等参数上指定； (2)评价函数：评价函数也叫优化函数，可由直接调用系统自带默认评价函数或用 户自创评价函数来创建，函数中的变量由用户自己在镜头数据编辑框中设置，函数 值会实时显示在评价函数编辑框的表头上，函数值越小，说明优化的结果越好。 使用评价函数对所设计系统进行优化的步骤： （a）设置可供选择的变量； （b）创建评价函数，可根据设计具体需要，直接调用系统自带默认评价 函数，或加入一些限制条件到默认评价函数中重新创建新的评价函数；