Zemax光学设计实例（47）--单个非球面准直透镜的设计

导论：

设计要求：单个非球面准直透镜，焦距：9mm，通光孔径：4mm，工作在可见光波段，要求准直后的发散角小于2mrad。

ZEMAX仿真：

（1）系统建模：

在孔径类型中选择“Entrance Pupil Diameter”，并根据设计要求输入“4”；并勾选Afocal Image

Space（远心系统），Afocal模式下可以直接读取光束准直后发散角大小，单位是mrad。

如下图：

因为是对有限远的物点进行准直，在Field Data里，选择“Object Height”，输入0，如下图：

在波长设定对话框中，选择F，d，C（visible）自动加入三个波长，如下图：

然后将初始结构数据都输入到LDE中，透镜的前后表面设置为“Even Asphere”（偶次非球面），如下图：

然后查看下初始2D Layout，如下图：

（2）系统优化：

打开MFE，选择“Tools-Default Merit Function”，在评价函数设置对话框中，选择默认的评价函数构成为“RMS+Wavefront+Centroid”。“Rings”选项为“3”， “Arms”选项为“6”。

增加以下操作数：

EFFL操作数，控制系统焦距为9，权重为1；

MNEG操作数，控制最小玻璃边缘厚度为0.5，权重为1；

MNCG操作数，控制最小玻璃中心厚度为2，权重为1；

如下图所示：

打开LDE，将透镜的两个半径，透镜厚度和Conic值设置为变量，如下图所示：

点击OPT开始优化。

查看优化后的2D Layout：

优化后的点列图：

RMS Radius为1.468mrad，小于2mrad，为主要的参考标准，符合设计要求。

增加+0.3mm和-0.3mm两个像高，如下图：

再次点击OPT优化。

再次查看2D Layout：

再次查看点列图：

RMS Radius均小于2mrad，符合设计要求。