› 首页 ›资讯 › 查看内容

ZEMAX光学设计实例（122）---双胶合+单片的消色差物镜的设计

2021-12-20 10:13| 发布者：Davis| 查看：2408| 评论：0|原作者: 小小光08

摘要：本文介绍ZEMAX光学设计中使用双胶合+单片的消色差物镜的设计流程。通过增加冕牌玻璃正透镜，可以减小剩余带球差，提高像质。文章详细介绍了系统参数设置、初始结构、评价函数设置和优化等步骤，并附有图片展示。

引言：

双胶合物镜相对孔径增大时，剩余球差变大，会引起严重的像差，特别是过大的剩余带球差，造成弥散斑变大，像质变差。

在双胶合物镜的基础上，再增加一片冕牌玻璃的正透镜，由正透镜负担一部分光焦度，这样也可以增加自由度，进一步减小剩余带球差。

上图对比了两个相对孔径与角视场完全相同的双胶合物镜和双胶合+单片物镜，技术指标完全相同，球差、色差也都经过了校正，但双胶合物镜的剩余带球差是双胶合+单片物镜的6倍。

在双胶合+单片物镜中，单片透镜承受的偏角约占整个物镜的2/3，双胶合透镜只占1/3，其主要功能为校正单片透镜的剩余像差，这样的结构和光焦度分配是光学设计中提高像质的常用方法。

设计要求：

设计一个双胶合+单片消色差的物镜，指标如下：

焦距f`	波段	F=f`/D	视场ω
100mm	VIS	3.0	3.0°

设计流程：

（1）系统参数设置

首先输入系统特性参数，如下：

在系统通用对话框中设置孔径。

在孔径类型中选择“Paraxial Working F/#”，并根据设计要求输入“3.0”；

在视场设定对话框中设置3个视场（0、0.7、1），要选择“Angle”，如下图：

在波长设定对话框中，选择F,d,C，如下图：

（2）初始结构

初始结构为一个双胶合透镜，LDE的初始参数，如下图：

然后，在第3行后插入两行。在第4、5行输入单片透镜的初始参数，材料为H-ZK9A，R4=R5=Inf.，LDE如下图：

查看初始的2D Layout，如下图：

即先在双胶合透镜的后面插入一个平板。

（3）优化

打开MFE，在评价函数设置对话框中，选择默认的评价函数构成为“RMS+Spot Radius+Chief Ray”。“Rings”选项为“3”， “Arms”选项为“6”。

分别添加以下操作数：

与双胶合消色差物镜的评价函数相比，增加了对透镜的中心厚度、边缘厚度的边界条件的限制与管控。

把所有的半径、透镜厚度都作为变量，如下图：

开始执行优化。

优化后的LDE，如下图：

再将所有玻璃改为“可替代（S）”，并Hammer优化。

优化后的LDE，如下图：

查看2D Layout，如下图：

经Hammer优化后，双胶合透镜变成负光焦度的弯月透镜，有利于减小像面弯曲，使得全视场的像质更加均匀。

单片透镜不仅承担了系统的光焦度，还补偿了前组的剩余负光焦度，使得前组有足够的自由度来平衡单片的剩余像差。

需要注意的是，插入平板再进行优化，一般只适用于简单系统。

查看球差-色差曲线，如下图：

查看点列图，如下图：

路过

雷人

握手

鲜花

鸡蛋

收藏邀请

ZEMAX光学设计实例（122）---双胶合+单片的消色差物镜的设计

最新评论

相关分类

图文热点

ANSYS Zemax OpticStudio 更新 2024R1.00

光波导结构

热门推荐