三胶合透镜中靠近双凸透镜的正透镜与另外两个透镜分离,如何判断正透镜
乐哈哈 发表于 2024-12-13 11:11
三胶合透镜中靠近双凸透镜的正透镜与另外两个透镜分离 ...
在一个三胶合透镜系统中，判断哪一个是正透镜（即具有正光焦度的透镜）通常依赖于透镜的形状和材料属性。正透镜通常是指会使平行光束聚焦的透镜，它们通常是双凸透镜或平凸透镜。以下是一些方法来帮助您判断哪一个是正透镜：
1. **曲率检查**：
- **双凸透镜**：通常两侧都向外弯曲，曲率半径为正。
- **平凸透镜**：一侧是平的，另一侧是凸出的。
2. **焦距分析**：
- 正透镜在Zemax中的镜头数据编辑器中通常会显示一个正的焦距（如果焦距已计算出）。
3. **系统布局观察**：
- 在“系统布局图”（System Layout）中，观察入射光线通过各个透镜后的行为。正透镜会使光线会聚。
4. **材料信息**：
- 检查透镜制作材料的Abbe数和折射率。通常正透镜选用高折射率的玻璃以增加聚焦能力。
5. **序列号和设计文件指引**：
- 检查设计文档或透镜编号顺序。设计文档一般会提供关于每个透镜性质的详细说明，包括哪一个是正透镜。
在实践中，具体判断哪片透镜是正透镜，可以结合这些方法进行分析。在Zemax中，您可以通过镜头数据编辑器进一步查看每个透镜的曲面参数（例如曲率半径）和材料，以帮助确认其性质。
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添加非球面：**
- 在已分离的单透镜上（通常是靠近双凸透镜的位置）加入非球面。
- 在镜头数据编辑器中选择表面的“Type”为“Aspheric”。
- 根据需要输入非球面系数以校正畸变。，如何确定非球面系数
乐哈哈 发表于 2024-12-13 11:33
添加非球面：**
- 在已分离的单透镜上（通常是靠近 ...
确定非球面系数以校正光学系统中的畸变是一项复杂的任务，通常需要结合经验、计算和软件工具的辅助。以下是一些步骤和方法来帮助您在Zemax OpticStudio中进行这一调整：
1. **初步设计和分析**:
- 确保您的光学系统初始设计已经完成，包括所有透镜的排列。
- 使用Zemax中的分析工具评估当前系统的像差和畸变，特别关注需要校正的高阶像差。
2. **选择需要校正的表面**:
- 在镜头数据编辑器中，找到已分离且需要进行非球面校正的单透镜表面。
- 将该表面的“Type”更改为“Aspheric”。
3. **输入非球面系数**:
- 在镜头数据编辑器中，激活非球面系数的输入字段。这些系数通常包括二次（8次幂）、四次（10次幂）、六次（12次幂）等项。
- 如果有先前的设计数据或理论模型可用，使用它们作为初始值。
4. **优化非球面系数**:
- 使用Zemax的优化引擎：
- 在“优化”菜单下选择“全局优化”或“本地优化”。
- 设置优化目标（如最小化特定波长处的像差）。
- 将非球面系数设置为变量，以允许软件自动调整这些参数以实现优化目标。
5. **分析优化结果**:
- 运行优化过程后，使用Zemax提供的图形和报告查看新的系统性能。
- 检查像差、MTF（调制传递函数）曲线、点列图等，确保它们符合设计规范。
6. **迭代与验证**:
- 根据初步优化结果进一步手动调整非球面系数，细调系统性能。
- 使用不同波长和视场角进行仿真以确保多样化的应用范围内都能有效校正畸变。
7. **实物验证**:
- 如果可能，将优化后的设计与实际制造能力和限制相匹配，进行原型测试以验证设计符合实践需求。
这些步骤将帮助您在Zemax中确定和调整非球面系数，以实现所需的光学性能校正。由于每个光学系统都是独一无二的，需要根据具体设计要求灵活应用这些方法。
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入非球面系数**:
- 在镜头数据编辑器中，激活非球面系数的输入字段。这些系数通常包括二次（8次幂）、四次（10次幂）、六次（12次幂）等项。
- 如果有先前的设计数据或理论模型可用，使用它们作为初始值。，非球面系数如何确定以及如何输入呢
乐哈哈 发表于 2024-12-13 12:00
入非球面系数**:
- 在镜头数据编辑器中，激活非球 ...
确定和输入非球面系数是在光学设计中引入非球面镜片以校正像差的关键步骤。下面是如何在Zemax OpticStudio中确定并输入这些系数：
### 确定非球面系数：
1. **理论模型或典型值**：
- 如果有先前的设计数据、理论模型或标准样本（例如供应商提供的非球面透镜参数），可以使用这些作为初始值。
2. **分析当前系统像差**：
- 使用Zemax中的“像差分析”功能来识别需要校正的像差类型。这可以帮助您理解需要的非球面形状。
3. **初步估计**：
- 一些设计者可能会根据经验初步估计非球面系数，即便如此，非球面通常仍需经过优化调整。
4. **优化调整**：
- 通过Zemax的优化工具，根据目标性能自动调整非球面系数。这通常包括最小化像差、最大化MTF等目标。
### 输入非球面系数：
1. **选择非球面表面**：
- 在镜头数据编辑器（Lens Data Editor）中，选择需要变为非球面的那个表面的行。
2. **修改表面类型**：
- 双击“类型”（Type）字段，将其更改为“Aspheric”。
3. **输入非球面系数**：
- 当表面类型更改为非球面后，相关系数字段将出现在镜头数据编辑器的下方。
- 您可以看到诸如K值（锥系数）以及A、B、C等高阶项系数，它们分别对应于二次项（R^2）、四次项（R^4）等。如果您有特定数值，可以直接输入；否则您可以将它们设置为可变量，准备进行优化。
4. **优化过程**：
- 打开Zemax的“优化”工具，设置系统性能目标，如减少特定波长的位相误差或提高多视场角的分辨率。
- 将非球面系数设置为变量，这样Zemax可以在优化过程中自动调整这些系数。
5. **运行优化**：
- 执行优化过程，观察Zemax如何调整非球面系数以满足设定的系统性能目标。
通过这些步骤，您可以有效地在Zemax中引入和优化非球面系数，以实现所需的光学性能。确保在每个阶段对设计进行详细分析和验证。
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，首先将三胶合透镜中靠近双凸透镜的正透镜与另外两个透镜分离,形成双胶合与单透镜的结构,给单透镜加入非球面可以用来校正VR光学系统中最难校正的畸变。在双胶合负透镜中靠近单透镜的表面上加入非球面可以用来校正系统的彗差和像散，设置平凸透镜的凸面曲率半径与分离出的单透镜前表面的非球面参数为变量,逐步减少系统结构中第二片双凸透镜的光焦度，直至为零；再将该透镜去掉，使第一片透镜主要承担大视场光线的偏折能力，重新优化系统畸变；为了进一步简化系统结构、减少透镜数量，设置靠近胶合透镜后表面曲率半径为变量，优化各个非球面参数逐步减小双胶合透镜的中间表面的曲率，同时调整透镜的材料参数,使得双胶合透镜中两种材料更加接近，最终双胶合透镜变为单个非球面负透镜；设计过程中结合ZEMAX软件中 Substitute功能优化透镜材料，保证尽量多的透镜材料使用塑料材质。由于后期需要在接目镜和入瞳之间加入棱镜，则需要在8mm的入瞳距离的基础上扩大入瞳距为12mm，这些操作如何实现，给出具体步骤
乐哈哈 发表于 2024-12-13 12:05
，首先将三胶合透镜中靠近双凸透镜的正透镜与另外两个 ...
设计和优化复杂光学系统（如您的VR光学系统）在Zemax中需要详细的步骤进行。以下是一个详细的步骤指南：
### 1. 分离正透镜：
- **打开镜头数据编辑器：**
- 在Zemax OpticStudio中打开您的光学系统文件。
- **识别三胶合透镜：**
- 在镜头数据编辑器中找到三胶合透镜组。
- **分离正透镜：**
- 确定靠近双凸透镜的正透镜并在其后设置一个非零厚度以模拟空气隔层，从而将透镜物理上分离出来。
### 2. 添加非球面到单透镜：
- **选择表面：**
- 在镜头数据编辑器中，选择已经分离出的单透镜的相关表面。
- **改变类型为非球面：**
- 将其类型更改为“Aspheric”。
- **设定非球面参数为变量：**
- 激活相关非球面系数字段，使它们成为优化的变量。
### 3. 添加非球面到胶合负透镜：
- **选择表面：**
- 找到双胶合结构中靠近单透镜的表面。
- **添加非球面：**
- 将其类型更改为“Aspheric”，并同样设定非球面参数作为变量。
### 4. 调整和优化系统：
- **调整双凸透镜的光焦度：**
- 将第二片（不再需要的）双凸透镜的光焦度逐步减少至零，然后在镜头数据编辑器中删除该透镜。
- **重新优化系统：**
- 使用Zemax的优化工具调整第一片透镜和新非球面表面的参数，以达到整个系统的大视场畸变校正。
### 5. 减少透镜数量：
- **优化后表面曲率：**
- 设置靠近胶合透镜后表面的曲率半径为变量。
- **调整材料参数：**
- 在“镜头数据编辑器”中调出材料属性窗口，通过材料选择功能调整材料，使双胶合透镜中两种材料接近。
- **Substitute功能：**
- 使用Substitute功能寻找塑料替代材料，使尽量多的透镜材料使用塑料材质以简化制造及降低成本。
### 6. 调整入瞳距离：
- **修改系统几何：**
- 检查和调整整个系统的几何布置以扩展入瞳距离，从8mm增加到12mm，这可能涉及调整透镜间距和位置。
- **棱镜引入：**
- 新增棱镜配件，并确保系统性能不受负面影响。
### 7. 验证和迭代：
- **分析和验证设计：**
- 使用各种分析工具如光线追迹、MTF、像差图等，全面评估设计。
- **多次迭代：**
- 根据分析结果进行必要的多次调整与迭代，确保所有设计目标达到预期。
这些步骤需要一定的光学设计知识和Zemax操作技能，所以在实际工作中可能还需要根据特定情况做一些细节上的灵活调整。确保在每个主要修改前保存设计，以便在需要时可以回溯到先前状态。
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设定非球面参数为变量：**
- 激活相关非球面系数字段，使它们成为优化的变量。，如何操作
乐哈哈 发表于 2024-12-13 12:09
设定非球面参数为变量：**
- 激活相关非球面系数字 ...
在Zemax OpticStudio中，将非球面参数设定为优化变量是通过镜头数据编辑器和变量设置来完成的。以下是具体操作步骤：
### 在镜头数据编辑器中设置非球面参数为变量：
1. **打开镜头数据编辑器**：
- 启动Zemax OpticStudio并加载您的光学系统设计文件。
- 打开“镜头数据编辑器”（Lens Data Editor），这里您可以看到系统中所有光学表面的列表。
2. **选择非球面表面**：
- 找到您希望修改的非球面表面。在该表面行中，点击类型（Type），并确保其被设置为“Aspheric”。
3. **访问非球面系数**：
- 当表面被设置为非球面后，在镜头数据编辑器下方或旁边会出现一个详细的属性窗口，其中包括K值（锥形系数）和高阶项（如A、B、C等）系数。
4. **设置参数为变量**：
- 右键单击需要设置为变量的系数字段，例如二次项A、四次项B等。
- 从弹出的菜单中选择“变量”（Variable）选项。这将标记该系数为优化变量。
- 您可以重复此步骤为多个非球面系数设置为变量。
5. **检查变量设置**：
- 确保所有需要作为优化变量的系数前方有一个变蓝的小叉号，这表示这些系数已被成功设置为变量。
### 在优化工具中确认和使用这些变量：
1. **打开优化工具**：
- 点击主菜单中的“优化”（Optimization）选项，并选择合适的优化方法，如“全局优化”或“本地优化”。
2. **查看当前变量**：
- 进入“变量控制”窗口，确认刚才设置的非球面系数列在变量列表中，这里可查看并管理所有已设置的优化变量。
3. **执行优化**：
- 配置您的优化目标和约束条件（例如最小化像差）。
- 执行优化过程，Zemax将自动调整设定为变量的非球面系数，尝试达到最佳性能指标。
通过这些步骤，您能够有效地在Zemax中将非球面系数设定为优化变量，并利用软件的优化功能来改进光学系统的性能。
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