zemax變焦設(shè)計(jì)操作

1、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過了,那里介紹的是最根底的東西. 現(xiàn)在光電產(chǎn)品千變?nèi)f化,但萬變不離其宗,其根本原理,根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)的理論根底,那么在接觸新產(chǎn)品后,就能快的多的消化吸 收,由被動(dòng)的感性熟悉,提升為主動(dòng)的理性熟悉,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,利用根底理論去探討其內(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,是根底篇、高級篇根本理論的引深.變焦設(shè)計(jì)是個(gè)很 復(fù)雜的過程,有很多是憑著感覺走的.感覺就是靈感,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

2、除了在局部問題上糾纏不休,向更具創(chuàng)造性的思維邁進(jìn).感覺是我們以根本理論作基石,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：我們在引用專利時(shí),往往是將一個(gè)專利改良成 合于我們產(chǎn)品性能要求就行了.大家想過沒有,專利也可東拼西湊？如果能這樣做,就能使專例可 利用的價(jià)值大大提升,同時(shí)也免除了專利侵權(quán)的為難場面發(fā)生.另外想過沒有,虛擬玻璃在光學(xué)設(shè) 計(jì)中不太好限制.我們可否用特定的方法有效的限制它：我們將玻璃改成虛擬玻璃,然后限制優(yōu)化 步長為單步,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一次,退回 操作就可用調(diào)前次文件來實(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,

3、 會(huì)使色差得到極有效的限制.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)中越變越小,從而使系 統(tǒng)校正水平轉(zhuǎn)移到象差設(shè)計(jì)中來,框架原理指明了方向.沒有任何這方面的系統(tǒng)論述,要花精力去 探討這個(gè)問題,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.真誠的希望各位朋友,通過學(xué)習(xí),把握靈感產(chǎn)生的瞬間,去享受它給你代來的驚喜！我在“Zemax的超級應(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,至于提升

4、計(jì)算功能的效率和自動(dòng)化程度,將有賴于ZPL Zemax程序編輯語言的介入.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,這是入門教材,是根據(jù) “ZEMAX_Tutorial指導(dǎo)手冊中關(guān)于變焦設(shè)計(jì)操作整理的,對用 Zemax進(jìn)行變焦設(shè)計(jì)還不熟習(xí)的 同行有幫下面而是操作步驟與要點(diǎn)：變焦設(shè)計(jì)操作這是入門教材,是根據(jù)“ ZEMAX_Tutorial指導(dǎo)手冊中關(guān)于變焦設(shè)計(jì)操作整理的,對用 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1 3 倍變焦：75, 100, 125 mm EFL2 光圈數(shù)：F/3

5、, F/4, F/53 玻璃組：BK7/F24 透鏡中央與邊厚：最小值 2mm ,最大值10 mm5 兩透鏡最小間隔：1 mm6視場：圖象高度的0.15, 1.2, 1.67 波長：F, d, C二系統(tǒng)設(shè)置1 口徑設(shè)置2結(jié)構(gòu)設(shè)置I Ipfic 廂ra FditnrBOG口U ja?« RDOg 口SaiH 工士CCMBUXB.adlLLSTllsiiLessSldss紅皿-譏亞巴二二 L21e二3二3g 匚NglaiiniyJpfiiitYKf 口泊O.OC-OMO13二a.090000EK?3 ggM3" iLiardiaa.oaoaoc5COM式F21S.101S89D

6、.DZa&CD三5- 5.r.iar J-MO. OC 00 00B.0N0N14.7S5W0.000000STQ13113311'12.239520Bz ukIilH-isa.ooooDQ5.0DDQO0B3T13.4S4£3E口.熊口第D£Mt型亡電熱7三7E.0000D0S.000030F214.400 MJ0.020MDEtziLzard0口口出其£.000(130i4.g>9&moso&oodolOO.OOOCOOe.ooooooBK7n.73(im0.000000a.5：itiArj-sa joddqdot .mt

7、F21B.1TJZ15.口 MK 口id凱或Lili二J-M.MMM2cs.g二m1:.33ezt：O.ODOODO工限5iird26. DM507D.OCOKQ3視場設(shè)置是35mm相機(jī)用C轉(zhuǎn)變角度Deg )對象高度4色光選擇6 P己同聞圖悌高度5變焦設(shè)置5.1變焦間隔設(shè)置用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(1)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.EFFL限制焦距替r實(shí)際圖像高度使用 X-域丫 城加權(quán) VDX VDY VCX VCY VAN10口談口|o5oooo|Sooooo|o.ooooooTimocTo?ooooo2015.1|1

8、.0000o.oo|qooooo|OOODOOIloodooC.OOOOD3021.61 03000 000000,00000o-ooooo|o3oooa10,000004U50,00000|0.00000 |0.00u00E70tfOQOoflO .J ULU0,OliOliO 1oooio0.00000|c.oooooe0Q.OODOo.o:ocoO.OOQQyQ.QOOOQC.OOQOO1.必叩r9r.M0Fn n 11Oji 1 if noTO.OOOOUO.OOODOr10r110口口口口川D Qi- OnnC.DOOOO口口口口口口 r12010 oooo|l j.oluL LJU

9、I.0 |Li.OJU J0|o.oooo(j|C.OOOOO(好C跑消C幫助_1海合恂Clr Via黯(2)用編輯菜單的插入系統(tǒng)配置,插入列為指定的不同變焦灼位置 結(jié)果入下列圖：(3)在相應(yīng)行,列輸入可變間隔數(shù)據(jù)(包括象距)(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.這些在變焦過程中都 是變量.通過Ctrl+Z鍵可將它們在不同焦距狀態(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)到達(dá)的目標(biāo)值不同,優(yōu)化過程中將會(huì)自動(dòng)調(diào)整).-|C|x|這樣變焦的結(jié)構(gòu)設(shè)置結(jié)果如下：Active : 1/3Config J.*Config 之Conf&

10、#177;g 31; 1HIC3也 ooooooV餐.00000078. 000000U2: THTC4a. ooooooV9. OOOOCOV9.OQODOOU3: TETIC7OOOOODV3. 000000V3. CIOOOUOV4: TEIIC10LOE.000000V10S. DOOOijOq10E.000000UEdit S ol ves Tools Help11-Confi.guratijn. Editor5.2變焦參數(shù)設(shè)置在上視窗中的第一行第一列,單擊鼠標(biāo)右鍵有下參數(shù)設(shè)置對話框:操作數(shù)類項(xiàng):多重結(jié)構(gòu)操作數(shù)的概述類型數(shù)值說明CR VT外表編號外表的曲率TH C外表編號外表的厚度G

11、 LSS外表編號玻璃CONN外表編號圓卷系數(shù)外表項(xiàng)：中選定厚度,就指厚度的順序號.應(yīng)此該對話框?qū)Υ俗兘瓜到y(tǒng)的操作數(shù)設(shè)置如下：1>操作數(shù)類項(xiàng)選THIC2>外表項(xiàng)選3,點(diǎn)擊 OK,上對話框自動(dòng)關(guān)閉3>對變焦間隔的下面幾行都仿上面操作,不過外表項(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ToolsDefa進(jìn)入優(yōu)化函數(shù)制對話框:缺省優(yōu)點(diǎn)函數(shù)優(yōu)化函數(shù)和T | Wavefront| 匚日除口日色學(xué)生集成方法高斯積分法洸然采憚 Gagian求面積采樣炳滯數(shù)一環(huán).神的肩數(shù)|4x4-厚度邊界值無酹法癖稀玻璃厚的最大溫小允許值 一4杯 Min:空的最大.最小允許值一空氣：Mir

12、r17r劇嘲h!艙悒啟雉河JJ 相對造乂W球I 總 MW I105除I金噥清|幃| 例 舊喔血|4|上各參數(shù)概念,說明如下:評價(jià)函數(shù)DphmiNatinri Fu憧ticin 君nd Rale伯ncig |ZEMAW以使用幾種不同評價(jià)函數(shù)類型.默認(rèn)評價(jià)函數(shù)通過使用四個(gè)根本選擇來構(gòu)建的,它們 是：優(yōu)化類型,數(shù)據(jù)類型,參考點(diǎn),和綜合方法.這些選擇在下表中進(jìn)行表達(dá).優(yōu)化類型的選擇和hi 兌 UJIRMSRMS 是西方tHM冏標(biāo),刻J目前為止. 用種經(jīng)型交用后為 廣i乏 RMS 工所有 E個(gè)LM轉(zhuǎn)平方白句平,句佰白勺平方*Hp r vPTV 是滋山黑玉U波谷白句宣稱4 樣一些不能'免集rr百;

13、兄,R M S 和溫上的最大范國同樣不王心. 例如, 所有贈(zèng)光旌要到 達(dá)繪演肅亞如纖的閶形X 溺內(nèi)白勺十育j兄在玲些t外兄下.在嶂到濃谷CPTV 可徒是判斷執(zhí)彳結(jié)果的種匕匕較好 那么指示部 這種i平介西郡!典尊7等努力 *51,卜PTV吊免表恭件數(shù)據(jù)類型的選擇以認(rèn)優(yōu)化數(shù)據(jù)類型名稱說明W aveirnnt波前差是在波形中測量的像差SpotR ad us在像平面上的橫向光線像差的半徑范圍SpotX在像平面上的橫向光線像差的X方向范圍S pot Y在像平面上的橫向光線像差的Y方向范圍8 potX and Y在像平面上的橫向光線像差的X方向和Y方向的范 圍口這X和Y成分被分別考慮,但一起被優(yōu)化口除了

14、保存像差的符號外,其他的都與SpotRwd3相似. 這符號將產(chǎn)生一些比擬好的其他結(jié)果口注戢在計(jì)算像 差半徑時(shí).要去掉符號參考點(diǎn)的選擇默認(rèn)的優(yōu)化參考點(diǎn)名稱說明C eniro id數(shù)低的RMS W PTV計(jì)算是以從視場點(diǎn)得到的所有數(shù)據(jù) 的質(zhì)心為參考的 質(zhì)心參考通常是首選,特別是對于波 前優(yōu)化口對于波前優(yōu)化.涉及到質(zhì)心減去活塞,波前的 XT頃斜和YT頃斜,它伯中沒有一個(gè)是降低像質(zhì)的：當(dāng)珞 差存在時(shí),由于彗差使像心偏離主光線,所以質(zhì)心參考 還將產(chǎn)生一些有用的結(jié)果.過去使用主光線是由于它方 便計(jì)算：但實(shí)際上是當(dāng)ZEMAX認(rèn)為沒有執(zhí)行損失時(shí)來 處理它的復(fù)雜局部的Chief數(shù)據(jù)的RM S和PTV計(jì)分是以生波

15、長的主光線為參考的M eafi這項(xiàng)選項(xiàng)僅當(dāng)在選擇的優(yōu)化數(shù)據(jù)類型為波前時(shí)才有效. 僅除了減去的是活塞平均波前3而小是X呼口 YT頃斜 外.平均參考的其他方面都與質(zhì)心參考類似：由于光程 差為0的精確點(diǎn)是任意的.所以對于那些質(zhì)心參考不是 首選的情況.平均參考通常優(yōu)先于主光線參考高斯積分法光線采樣Ringx是采樣的環(huán)帶數(shù),有：3, 4, 5,、20.對于軸上點(diǎn)光線數(shù)量等于環(huán) 帶數(shù)量,Arms是采樣的肩數(shù)：6, 8, 10, 12,對于軸外的每一視場環(huán)帶,在環(huán)帶 上等間距分布采樣光線,其數(shù)量與肩數(shù)相等.GQ法那么使用一些精心挑選的加權(quán)的光束來計(jì)算在入瞳面上的RMS和PTV像差.你應(yīng)該1.然后進(jìn)入優(yōu)化對話

16、框記下根據(jù)你的系統(tǒng)存在的像差狀態(tài)來選擇環(huán)帶和臂的數(shù)量.確定正確的環(huán)帶數(shù)量的一個(gè)簡單的方法是先選擇最小值,評價(jià)函數(shù).現(xiàn)在返回默認(rèn)函數(shù)工具,選擇兩個(gè)環(huán)帶.如果評價(jià)函數(shù)變化得很多,那么返回默認(rèn)函數(shù)工具,選擇三,如此直到評價(jià)函數(shù)不再明顯改變可能是 1%.重復(fù)這個(gè)過程來選擇臂數(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)算法那么的速度.追跡更多的光線不能幫助你找到更好的解決方 案.矩陣法光線采樣“刪RA法那么追跡通過光瞳的一網(wǎng)格的光線.“網(wǎng)格尺寸確定了被追跡的光線的數(shù)目,這 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從光束中刪除2在優(yōu)化函數(shù)對化框中的設(shè)制2

17、.1變焦配置置入按F6,進(jìn)入下對話框:Edit Tools Hei?g|Typec工w1 (CDHF?CO!IIF112 <£LNK)BL：13 汾£1叫DKlit tQ&rit function: RMS uavefront4 <ELNK)BL：Jai5 (E3LMK)BL 1iJJo de fair thickness bonj_n.dLa.iry consWRLJNo de fault yl且與三 匚hidknmMS boundary7 g國削per ands £o r field. 1.E <0PDX)OPDXJI10j9 ?Of

18、 IMMbX1ia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)事例變焦距局部在下表2、4、6行target中參加焦距數(shù)據(jù)75、100、125, weight數(shù)據(jù)設(shè)為1.A| Merit Function Editori 8.892329E-001第3酈敲定配I . 對應(yīng)系統(tǒng)翱跣配置.第4間隔院配置- 對皈黜級定噂對應(yīng)系統(tǒng)焦距設(shè)定配杳Qper #Wave-1 (CONE)COKF1-2 (EFFL)EFFL上-3 (COWFJCONF-4 |EFFL)EFFLz一弓(COWFJCONF36 (EFFL)EFFL2透鏡數(shù)據(jù)對話框數(shù)據(jù)如下:EditSolves Option

19、s HelpSuit;TypeRmdtu 室ThicknessG1曰與£S eiaiDi 皿已七 erConicQEJStanlardInfinityInfinityIjnf inltyJStanilard-200.0070009.000CWOEK?1.217370(2Svan監(jiān)必J.QQ.QQ 即口.E.OOOCVtQT；1111£15.104S47(11<Stan.lard-100a00v0008.000COTO 14.7SS189( fISI0StraniiardlInfinity8. OOOCWlO 12.239.510(l< |>士Stanlar

20、d-1SO.OOVOOO5.0000n0BIT?13.4347ZS(Stanlard7S.OOOVOOS.OOOWJOF：E14.400964( i.JStr aniaxd7.E.OOOVOa-9.000CWO14.99C961(E凱皿iarJ100,00071003.QOOC7IOEK7117.730456(1|1sStanlard-SO'.OOCOTOOS.OOOCVJOF；E18.173605(1 Jli)StrSIlliardl一缸口.口lOE.OOnaOO18.93660(nAS 匕 anInfinity£e.O56G5(112D圖如下:由圖可見不同焦距位置不共面.

21、2.2 3D頁面布局設(shè)定3D圖如下:-IDHI貝面布局LENS HAS Ml TITLE. SUH TFiN i 1 300HQD更新 I慢定 D打印 ®窗口點(diǎn)擊“設(shè)定標(biāo)鑒,產(chǎn)生下對話框：con巾guration設(shè)為all, offset設(shè)為75OK產(chǎn)生下列圖:3優(yōu)化3.1操作點(diǎn)擊“Opt鈕:自動(dòng)優(yōu)化開始:點(diǎn)擊 Automatic3.2優(yōu)化后的間隔E比七 Solves Laois hilpActive ； 1/3Config 1*Conllg ZConfig 31： THLC25 S14E26V10H147996V10r43G632u工二 THLG4Vas.Z771«0V3

22、S.437316V3: THIC7G.2953GGVo.VCLGf203Gqq : THR13775373VSi.V號31553口3V3.3半徑等酬需輕 衣)求解 逐度 幫回i蹄很：糞注蜂豐徑厚度杯Seal -宜役目才文件標(biāo)花無方無列J標(biāo)違:的23171705a577OT'QDEI7f 工 G. 7391100 j 標(biāo)福直312.ieSlE719.9996121S,734HS7工標(biāo)花曲-127.93Vp2110.51456I i14, 910K43 1 iS10標(biāo)注囪無為9 . 691M石 L 1IS, 71Ggl19石4 1:標(biāo)違物-3S1.6ZV2149, 989昭3BR717.7

23、891160標(biāo)點(diǎn)淵126.57JVJ579.976 部3F； LI £19 J17K37 j ;標(biāo)證曲73, 2121771；6.之99到420. 20JJ1731il一標(biāo)H-EfJ1.1G71756LO. 431V4ZBK?ZO. 313tt2S$標(biāo)花物-36t£Z<171EL1.735F2肛 54!I31x>'J標(biāo)注物T9, 410142.36.77S77921- 16E4QI?卜標(biāo)昨用無為Fn21.S12687 1n3.4優(yōu)化后傳函(1)激活不同焦距的變焦?fàn)顟B(tài)Q 3B編輯況1求解 G工 QP幫同r活潑的M系統(tǒng)配置i*系弱二配置2系切卜配置31;,'HIC：口.占,4卬?石1 I0. S14JV7611a.E14卬112:'HIC9.6