zemax變焦設(shè)計(jì)操作

各位網(wǎng)友：你們好！前面發(fā)的關(guān)于“數(shù)碼鏡頭設(shè)計(jì)原理”中的前兩貼想已見(jiàn)過(guò)了，那里介紹的是最基礎(chǔ)的東西?，F(xiàn)在光電產(chǎn)品千變?nèi)f化，但萬(wàn)變不離其宗，其基本原理，基本理論確不象外表那樣善變，使人迷糊。如果我們建立了扎實(shí)的光學(xué)與數(shù)學(xué)的理論基礎(chǔ)，那么在接觸新產(chǎn)品后，就能快的多的消化吸收，由被動(dòng)的感性認(rèn)識(shí)，提升為主動(dòng)的理性認(rèn)識(shí),，從而在設(shè)計(jì)上游刃有余。現(xiàn)在光電產(chǎn)品出現(xiàn)了許多新的特征，利用基礎(chǔ)理論去探討其內(nèi)在的規(guī)律、推演公式去精確的把握它。在“數(shù)碼鏡頭設(shè)計(jì)原理_變焦篇”中，是基礎(chǔ)篇、高級(jí)篇基本理論的引深。變焦設(shè)計(jì)是個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程，有很多是憑著感覺(jué)走的。感覺(jué)就是靈感，它能快速引導(dǎo)設(shè)計(jì)人員在迷宮中及時(shí)調(diào)整方向，免除了在局部問(wèn)題上糾纏不休，向更具創(chuàng)造性的思維邁進(jìn)。感覺(jué)是我們以基本理論作基石，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為引導(dǎo)，在設(shè)計(jì)領(lǐng)域產(chǎn)生的奇思妙想。例如：我們?cè)谝脤?zhuān)利時(shí)，往往是將一個(gè)專(zhuān)利改進(jìn)成合于我們產(chǎn)品性能要求就行了。大家想過(guò)沒(méi)有，專(zhuān)利也可東拼西湊？如果能這樣做，就能使專(zhuān)例可利用的價(jià)值大大提升，同時(shí)也免除了專(zhuān)利侵權(quán)的尷尬場(chǎng)面發(fā)生。另外想過(guò)沒(méi)有，虛擬玻璃在光學(xué)設(shè)計(jì)中不太好控制。我們可否用特定的方法有效的控制它：我們將玻璃改成虛擬玻璃，然后控制優(yōu)化步長(zhǎng)為單步，或五步。這樣不斷觀查那些玻璃超出范圍，超出的退回前步（每一步存盤(pán)一次，退回操作就可用調(diào)前次文件來(lái)實(shí)現(xiàn)），將其固定（不設(shè)為變量）。由于虛擬玻璃比實(shí)際玻璃敏感的多，會(huì)使色差得到極有效的控制。在變焦設(shè)計(jì)中由變焦引入的約束很多，它們干擾了象質(zhì)的優(yōu)化，這成為了變焦系統(tǒng)是否設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵。如何使這些約束條件的違背在自動(dòng)設(shè)計(jì)中越變?cè)叫?，從而使系統(tǒng)校正能力轉(zhuǎn)移到象差設(shè)計(jì)中來(lái)，框架原理指明了方向。沒(méi)有任何這方面的系統(tǒng)論述，要花精力去探討這個(gè)問(wèn)題，這就是靈感的引導(dǎo)，使我及早找到了變焦設(shè)計(jì)深入下去的鑰匙．．．。真誠(chéng)的希望各位朋友，通過(guò)學(xué)習(xí)，把握靈感產(chǎn)生的瞬間，去享受它給你代來(lái)的驚喜！我在“Zemax的超級(jí)應(yīng)用”一貼中，指出了將它作為計(jì)算器應(yīng)用的重大意義。在“數(shù)碼鏡頭設(shè)計(jì)原理”變焦篇中，將Zemax的這一功能用到光學(xué)設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，從中可以體會(huì)出它的強(qiáng)大功能，至于提高計(jì)算功能的效率和自動(dòng)化程度，將有賴(lài)于 ZPL（Zemax程序編輯語(yǔ)言）的介入。我正在學(xué)習(xí)，待有了深入了解后，將在“數(shù)碼鏡設(shè)計(jì)原理”的語(yǔ)言篇中介紹。各位網(wǎng)友，下面是“數(shù)碼鏡頭設(shè)計(jì)原理”變焦篇（1），這是入門(mén)教材，是根據(jù)“ZEMAX_Tutorial（指導(dǎo)手冊(cè)）”中關(guān)于變焦設(shè)計(jì)操作整理的，對(duì)用Zemax進(jìn)行變焦設(shè)計(jì)還不熟習(xí)的同行有幫助。下面就是操作步驟與要點(diǎn)：變焦設(shè)計(jì)操作這是入門(mén)教材，是根據(jù)“ZEMAX_Tutorial（指導(dǎo)手冊(cè)）”中關(guān)于變焦設(shè)計(jì)操作整理的，對(duì)用Zemax進(jìn)行變焦設(shè)計(jì)還不熟習(xí)的同行有幫助。下面就是操作步驟與要點(diǎn)：變焦系統(tǒng)規(guī)格3倍變焦：75，100，125mmEFL光圈數(shù)：F/3,F/4，F(xiàn)/5玻璃組：BK7/F2透鏡中心與邊厚：最小值2mm，最大值10mm5兩透鏡最小間隔：1mm6視場(chǎng)：圖象高度的0.15，1.2，1.67波長(zhǎng)：F,d,C二系統(tǒng)設(shè)置1口徑設(shè)置

2結(jié)構(gòu)設(shè)置ItlIpcic除日Fditnr已nja??^poonE士pJLLZfZliTSCCMBUXB.allLisTllsiiLessSldssmeD5C5taE.Mrdlaiini^yIofiDityO.OC-OMO1■!；誌匚H-zoo.oaoaooE心:Q3CEK?is.ziTua:'.OCOOCOJ3"itlArdiaa.oaoaocs.oocaooF21S.101S89D.DZa^CDwSts■匸iarJ-MO.OC0000B.0N0N14.7S5W0.000000STQIn于!■Ed巧,B.OOQQOQ12.239520:5z讓恥弓-isa.ooooDQ5.005(130B3T13.4S4￡3E0.MQOODESLaS.±ar3?5.OC3flOO5.000030F214.400MJo.ooomoEtziLzard右』0MM￡.000(13014.996^7osa&owoeErrh他耐皿e.ooooooBK71T.73Q091o.oqootoa.5：itiArj-sajoddqdoa.ooDaooF21B.1TJZ15D.DZQXDidSLariaz」-M.MMMLC-=?0孑。(］丁01:.33ezt：O.ODOODOIMk5ii^rdinlinliy26.DM507O.DOCOOD3視場(chǎng)設(shè)置是35mm相機(jī)用席Pma?i日I圖憬高度r實(shí)際畫(huà)像鬲度voxVPYVCXVAN0000000.00000DUOOOOo.aooooo.aoooaQ000000.00000oaooco0.00000oaoooo^.OOOOO|0.0000010.00003|QCOOOO|0.0000010.00000a.ooooo|o.ooooo|o.ooooa□.OODtJo.oooocC.OOOODo.ooaooLO.OuO|..CJOJO|1COCJCIIliluOUi)0.00000o.ooooaQOOOOOIO.OODODO.OQQOOQ.OOOQQ0.000000.000000.000000.000000.00000aoaooo0.000030.00000cjoooa0.00000O.OOOOD■(0^||| [C疇 1in稱(chēng)助 1|時(shí)合他|| ClrVia 1la 務(wù)贈(zèng) 1|C.ODOOO|LLJO.O|J.OUOJO|J.LUOOJ4色光選擇5變焦設(shè)置5.1變焦間隔設(shè)置EFFL控制焦距替用F7分檔設(shè)置各變焦位置，注意在分檔設(shè)置時(shí)，半徑是不能變的。再通過(guò)代。EFFL控制焦距替用Ctrl+Z插入行。插入的行為不同變焦位置的間隔值輸入位置。Active:1/3Active:1/3ConfigJ.*ConfigZConf±g31:1HIC3每、ooooooV匙、00000078.000000UATHTC4a.ooooooV9.OOOOCOV9.&00000U3;THIC7序.OOOOODV3.000000V3.CIOOOUOV4:TEIIC10LOE.000000V10S.DOOOijOW10E.000000UEditSolvesToolsHelp（3）第3，4間隔是光攔的兩個(gè)側(cè)面間距；7面是空氣間隔;10面是象距。這些在變焦過(guò)程中都是變量。通過(guò)Ctrl+Z鍵可將它們?cè)诓煌咕酄顟B(tài)下的間隔都設(shè)成變量（在優(yōu)化前，它們是相同的，但優(yōu)化時(shí)由于不同變焦位置處的焦距應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)值不同， 優(yōu)化過(guò)程中將會(huì)自動(dòng)調(diào)整）。這樣變焦的結(jié)構(gòu)設(shè)置結(jié)果如下:-|C|x|5.2變焦參數(shù)設(shè)置操作數(shù)類(lèi)項(xiàng):多垂結(jié)構(gòu)燥作數(shù)的槪述類(lèi)型數(shù)值說(shuō)陰CRVT表面編號(hào)表面的曲率THC表面編號(hào)表面的厚度GLSS表面編號(hào)如CONN表面編號(hào)圓鏈系數(shù)表面項(xiàng)：當(dāng)選定厚度，就指厚度的順序號(hào)。應(yīng)此該對(duì)話(huà)框?qū)Υ俗兘瓜到y(tǒng)的操作數(shù)設(shè)置如下：1>操作數(shù)類(lèi)項(xiàng)選THIC2> 表面項(xiàng)選3,點(diǎn)擊”0K”，上對(duì)話(huà)框自動(dòng)關(guān)閉3> 對(duì)變焦間隔的下面幾行都仿上面操作，不過(guò)表面項(xiàng)分別是： 4,7,10三優(yōu)化設(shè)置1優(yōu)化函數(shù)設(shè)置按F6鍵，選Tools'Defa進(jìn)入優(yōu)化函數(shù)制對(duì)話(huà)框:缺肯優(yōu)點(diǎn)畫(huà)數(shù)|rms ”|Wavefront二|匚entrmcl t高斯積#袪光癖樣—-金常晦肺農(nóng)面積「欣的數(shù)組祚&W滯數(shù)一k壞stS：采徉的肩數(shù)bjd|sjd蜒1￥的最丸最小加密高斯積#袪光癖樣—-金?；薹无r(nóng)面積「欣的數(shù)組祚&W滯數(shù)一k壞stS：采徉的肩數(shù)bjd|sjd蜒1￥的最丸最小加密—H空命胸最大屋小允許慣一障題界佰杯Min:\2 ~MMirrjl M17｛謎軸的對(duì)稱(chēng)廠(chǎng)怒翩I!辭施啟淞巴二相對(duì)曲乂詬hI總KW；I10?(5爵I匹職淸|匡備|也鞫 (B陵位|凰劇加|上各參數(shù)概念，說(shuō)明如下:評(píng)價(jià)函數(shù)(DphmiwmiinriFunchcin占ndR^le唱nc^|ZEMAX可以使用幾種不同評(píng)價(jià)函數(shù)類(lèi)型。默認(rèn)評(píng)價(jià)函數(shù)通過(guò)使用四個(gè)基本選擇來(lái)構(gòu)建的，它們是：優(yōu)化類(lèi)型，數(shù)據(jù)類(lèi)型，參考點(diǎn)，和綜合方法。這些選擇在下表中進(jìn)行敘述。優(yōu)化類(lèi)型的選擇i兌毋］RMSRMS是均右tH的聞衲■穽J目前為止”這韓孝4&彳更用后為L(zhǎng)狂RMS口晰葫F個(gè)iH孟平力"白勺平」勻〈口口勺平力才biprvPTV陀波di星壬U玻谷白勺簡(jiǎn)禰亠柱一*業(yè)不常見(jiàn)白勺?済二見(jiàn)、RMS弄口溟差的最大純曲冋樣不室壯.彳列如.所看的北妊斐圭|」迭探演」器或井纖為闔畛［X域內(nèi)白寸f青:兄 在進(jìn)吐t肯;5己下"派站矽J波谷CPTV)QT熊澤手U斷扌丸彳〒結(jié)果P寸一種比較蟲(chóng)子的箱示彌逑神1平幵V兩封!號(hào)理U甸縉力喬「4PTV〒竪主=誰(shuí)|打］出人認(rèn)VL化類(lèi)型數(shù)據(jù)類(lèi)型的選擇

駄認(rèn)優(yōu)化數(shù)據(jù)類(lèi)型名稱(chēng)說(shuō)明Waveirnnt波前差是在波形中測(cè)早的像差SpotRddiiis在像平面上的權(quán)向光線(xiàn)像差的半徑范ffi]SpotX在像平面上的橫遇光線(xiàn)像差的X方向范國(guó)SpotY在像平面上的橫向光線(xiàn)像差的Y方向范圍SpotXandY在像平面上的樣向光線(xiàn)像差的X方向和Y方向的范圍。這X和￥成分被分別考慮.但一起被優(yōu)化.除了保留像差的符號(hào)外，其他的都與SpotRadbs相似.這符號(hào)將產(chǎn)生一些比較好的其他結(jié)果。注意在計(jì)算像差半徑時(shí).將去掉符號(hào)參考點(diǎn)的選擇煤認(rèn)的優(yōu)化參考點(diǎn)名稱(chēng)說(shuō)明Ceniroid數(shù)陽(yáng)的RMSWPTV計(jì)算是以從視場(chǎng)點(diǎn)得到的所有數(shù)據(jù)的質(zhì)心為參考的質(zhì)心參琴通常是首選.特別是對(duì)于波前優(yōu)化。對(duì)于波前優(yōu)化.涉及到質(zhì)心減去活塞，波前的X#頃斜和Y#頃斜.它們中沒(méi)有一個(gè)是降低像質(zhì)的。當(dāng)畧差存在時(shí)，因?yàn)殄绮钍瓜裥钠x主光線(xiàn).所以質(zhì)心參考還將產(chǎn)生一些有用的結(jié)果。過(guò)去使用主光線(xiàn)是因?yàn)樗奖阌?jì)界，但實(shí)際上是當(dāng)ZEMAX認(rèn)為沒(méi)有執(zhí)行損失時(shí)來(lái)處理它的復(fù)雜部分的Chief數(shù)據(jù)的RMS和PTV計(jì)算是以主波長(zhǎng)的主光線(xiàn)為參考的Meafi這項(xiàng)選項(xiàng)僅當(dāng)在選擇的憂(yōu)化數(shù)據(jù)類(lèi)型為波前時(shí)才有效。僅除了減去的是活塞（平均波前片而不斜外.平均參考的其他方面都與質(zhì)心參普類(lèi)似’由干光程差為0的精確點(diǎn)是任意的.所以對(duì)于那些質(zhì)心參考不是首選的情況.平均參考通常優(yōu)先干主光線(xiàn)參考高斯積分法光線(xiàn)采樣Ringx是采樣的環(huán)帶數(shù)，有：3，4，5,、、、、20。對(duì)于軸上點(diǎn)光線(xiàn)數(shù)量等于環(huán)帶數(shù)量，Arms是采樣的肩數(shù)：6，8，10，12，對(duì)于軸外的每一視場(chǎng)環(huán)帶，在環(huán)帶上等間距分布采樣光線(xiàn)，其數(shù)量與肩數(shù)相等。GQ法則使用一些精心挑選的加權(quán)的光束來(lái)計(jì)算在入瞳面上的RMS和PTV像差。你應(yīng)該根據(jù)你的系統(tǒng)存在的像差狀態(tài)來(lái)選擇環(huán)帶和臂的數(shù)量。確定正確的環(huán)帶數(shù)量的一個(gè)簡(jiǎn)單的方法是先選擇最小值， 1。然后進(jìn)入優(yōu)化對(duì)話(huà)框記下評(píng)價(jià)函數(shù)?，F(xiàn)在返回默認(rèn)函數(shù)工具，選擇兩個(gè)環(huán)帶。如果評(píng)價(jià)函數(shù)變化得很多，那么返回默認(rèn)函數(shù)工具，選擇三，如此直到評(píng)價(jià)函數(shù)不再明顯改變（可能是 1%。重復(fù)這個(gè)過(guò)程來(lái)選擇臂數(shù)（6條臂差不多總是足夠的）。選擇比要求更多的環(huán)帶和臂并不能改善優(yōu)化結(jié)果，它只會(huì)不必要地降低運(yùn)算法則的速度。追跡更多的光線(xiàn)不能幫助你找到更好的解決方案。矩陣法光線(xiàn)米樣RA法則追跡通過(guò)光瞳的一網(wǎng)格的光線(xiàn)?！熬W(wǎng)格”尺寸確定了被追跡的光線(xiàn)的數(shù)目，這 “刪除漸暈”選項(xiàng)（這也在后面的章節(jié)中介紹）允許將漸暈光線(xiàn)從光束中刪除2在優(yōu)化函數(shù)對(duì)化框中的設(shè)制2.1變焦配置置入按F6,進(jìn)入下對(duì)話(huà)框:EditX0(*l5STypec1(COHFJC01IF112(BLNR)J0L：3(DHFS) 4 I>H：4<ELNK)>JEL：ail丄匸tQ&ritfunction:RMSuavefront5■IBL]Modefau丄匕air仁hicrknessbonj_n.dLa.irycons成J&L：Nodefault 匸hitSknmmmijaiindar^cc7<ELNK^ i BL：Qperaxidsforfield1.E OPDX 1 0 1 L J 9(OFDM) 1 0用Ctrl+Z鍵可向后插入幾行，再輸入如下數(shù)據(jù)：參照 zemax設(shè)計(jì)事例變焦距部分在下表2、4、6行target中加入焦距數(shù)據(jù)75、100、125，weight數(shù)據(jù)設(shè)為1。

A|MeritFunctionEditor:8.892329E-001|田tToolsHelpQper#TypeWave第31幅設(shè)定配瓷 1(CONF)COKF1對(duì)應(yīng)系統(tǒng)崔匪設(shè)宦配詈 2(EFF匸)EFFLZ第41神淀配置—— (COWFJCONF只對(duì)咳統(tǒng)焦56設(shè)定配5 4(EFFL)EFFLnz釦g設(shè)定瞳 5(C0WF)CONF3對(duì)I孫統(tǒng)焦距設(shè)定配匿 6(EFFL)EFFL2透鏡數(shù)據(jù)對(duì)話(huà)框數(shù)據(jù)如下:EditSolvesQpt丄oilsHelpSuit;TypeiRadiu^ThicknessG1assSeiai^Di血旨匸erConicOEJStanlardInfinityInfinityIjnfinltyJStanilardl-200.00VOQ09.000CWOEK?1C.217370 (2Svanlard10&,QOCVtOO11E,OQOnflQ11￥；￡15.104S47 (11<■Stan.lard-lOO.OOVOOO■ I8.000CVJOi i14.7SS丄&勺 (if 1SI0Stan.iiaxdInfinity1|9.000CVJOff12.239-510 (l<|>牝anlard-150.(MJHCICJQ5.ooonnoBIT?13?4347ZS (€Stanlard75.0OOVOOs.ooonnofsE14.400964 (i i■I1Straniaxd7S.OOOVOO9.000CWO14.99C961 (Elard100,OOC7>00113.000CV1011EK7117.730456 (1||sStanlard-SO'.OOCOTOOs.ooonnoF；E18.173605 (1■ Jli) StrSIlllard.-50j.MMDOio5.oon?)oo18.936C60 (nA牝anIntinityEC.05^665 (112D圖如下：由圖可見(jiàn)不同焦距位置不共面。2.23D頁(yè)面布局設(shè)定3D圖如下:-IDHI刁0LAYOUTUEN￡Hft￡NaTITLE.SUNFFhM112DOH口MlUBRC*曲孫.歯允QCONPIGUKATION\it■酹1DF3點(diǎn)擊“設(shè)定”標(biāo)鑒，產(chǎn)生下對(duì)話(huà)框：configuration設(shè)為all，offset設(shè)為75第F面.[^]^&的表面.編號(hào)舫鍛：廠(chǎng)隱軽就面廠(chǎng)戲邊斛I-隱第F面.[^]^&的表面.編號(hào)舫鍛：廠(chǎng)隱軽就面廠(chǎng)戲邊斛I-隱SEx條由顏邑瞬gas；r~彼長(zhǎng) [2~2J|Fiekk 丁]|Currenl_2JIZii廠(chǎng)曲帖「光族X(qián):|o.'oooooo瞬￥;10.0000002；|ioocooo廠(chǎng)抑*貞■fi移X:|u.OlOlul|OLOKOQO矗芒|0-0'lODOO磺方邊麗—|匚險(xiǎn)清|國(guó)保存|1轉(zhuǎn)|(8現(xiàn)位|[Hffga|OK產(chǎn)生下圖:』）霸G）號(hào)②打?、鈪T口⑴姑⑴堿3優(yōu)化3.1操作點(diǎn)擊“Opt”鈕:點(diǎn)擊Automatic鈕，自動(dòng)優(yōu)化開(kāi)始:3.2優(yōu)化后的間隔EditSolvesActive1/3Config1*ConllgZCojillg31：THLC2JS14E26V10.147996V10r43G632uTHLG4V晅Z77KQV3S.437316V3!THIC7G.2953GGV0.0791^1VCLGf203GV4;TH匚G13眄77537?VSi.VV3.3半徑等劭茄輯函求解?選直迪稱(chēng)助wans厚度杯5eai-亙徑艾件 標(biāo)鷲J標(biāo)就2317170 DEI711111.7391100j i標(biāo)矗312ieSlE71 9.999^6 珀1丄5.734HS7丐標(biāo)謹(jǐn)曲〕-12?.93Vp211 0.5145^6I i14-910K431 iSI0 標(biāo)帛［的?hIS,TGffllSS 4 !=標(biāo)誰(shuí)i的-3S1.&ZVZ14 9?9a9CWl BR717.7?9K60標(biāo)謹(jǐn)126.57JVJ57 9.9763W1 J；I1L |EI1&.117K37j [j標(biāo)述73.2121771； 油辭百20.20JJ173￡—iST9丄-丄G71756 LO.431V4Z BK?ZO.313tt2S$標(biāo)琵-36,￡2<171￡1 1.735^ F：?20t5€4!I31x>'J 標(biāo)芒-49.410?卑go ?6.77S77921-1^01140I?Fnnzi.sizes?,n3.4優(yōu)化后傳函(1)激活不同焦距的變焦?fàn)顟B(tài)活躍&活躍&1勺：丄門(mén)系統(tǒng)配冒"~o三配置2■ga誨■蚤1;''HIC :Ot￡14EV?61 0