變焦鏡頭zemax27優(yōu)化設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)例省公開課金獎全國賽課一等獎微課獲獎?wù)n件

變焦透鏡(ZoomLens)ZEMAX中MC(Multi-Configuration，F(xiàn)7)功效一個(gè)常見應(yīng)用為變焦透鏡設(shè)計(jì)。這個(gè)例子將涵蓋變焦透鏡基本設(shè)罝與優(yōu)化。1/47變焦透鏡系統(tǒng)簡易規(guī)格：1、有效焦距：75、100、125mm；2、入瞳直徑：25mm（F/3、F/4、F/5）；3、三群鏡組：皆為BK7與F2膠合透鏡；4、透鏡厚度：中心與邊緣厚度須大于2mm，中心厚度須小于10mm；2/475、透鏡間距：中心與邊緣距離必須大于1mm；6、視場角度：近軸像高為0、15.1、21.6mm（針對35mm膠片）；7、波長范圍：F、d、C（可見光波段）。3/47設(shè)罝系統(tǒng)參數(shù)開啟系統(tǒng)(System)，普通(General)對話框。1、在孔徑標(biāo)簽(ApertureTab)：孔徑類型：入瞳直徑孔徑值：25mm按下「確認(rèn)」。4/475/472、在單位標(biāo)簽(UnitsTab)：

確認(rèn)透鏡單位為毫米(Millimeters)。6/47初始透鏡參數(shù)開始時(shí)使用三群透鏡組件，每一群都使用BK7與F2組成之膠合透鏡。透過冕牌與火石材料結(jié)合能夠有效地降低色差。這個(gè)基本對稱型式則能夠有利于平衡像差。7/47請依照下列圖所表示參數(shù)鍵入LDE(鏡頭數(shù)據(jù)編輯器)（請忽略半高(Semi-Diameter)欄）。（或者是，能夠從\Samples\Tutorial\Tutorialzoom.zmx載入文件）8/479/4710/47設(shè)罝視場角開啟場(FieldData)資料對話框。1、選擇「近軸像高(ParaxialImageHeight)」單項(xiàng)選擇按鈕2、使用三個(gè)場位置3、Y場為0.0、15.1以及21.6mm4、按下「OK」11/4712/47設(shè)罝波長開啟波長(Wavelength)資料對話框1、從下拉式選單中挑選「F、d、C(visible)」2、按下「Select」3、按下「Ok」13/4714/4715/47定義多組態(tài)透鏡MC參數(shù)將設(shè)罝于多組態(tài)編輯器(Multi-ConfigurationEditor(MCE))。選擇編輯器(Editor)，然后從主選單列中挑選多組態(tài)(Multi-Configuration)，開啟MCE（或使用功效鍵F7）。16/47從MCE主選單列中挑選Edit，然后插入組態(tài)(InsertConfig)兩次。現(xiàn)在MCE將有三行組態(tài)。只有被鍵入進(jìn)MCE參數(shù)才會在組態(tài)間有所差異。沒有被鍵入進(jìn)MCE參數(shù)將保持為定值。17/47允許全部透鏡個(gè)別設(shè)罝MC參數(shù)為MC變數(shù)。將游標(biāo)移至MCE，按下「Insert」鍵三次。現(xiàn)在MCE有四個(gè)列。這些將被設(shè)罝為表面3、4、7以及10厚度。18/4719/47鍵入多組態(tài)參數(shù)鍵入?yún)?shù)。將游標(biāo)置于MCE最左行第一列而且按下左鍵。這將開啟多組態(tài)操作數(shù)1(Multi-ConfigOperand1)對話框。用來設(shè)罝表面三厚度。以下是鍵入資料快速方式。20/471、按下「T」鍵三次。在「操作數(shù)類型(OperandType)」下拉式選單內(nèi)將選擇「THIC」。2、按下Tab。游標(biāo)將被移置「表面(Surface)」欄。3、按下3以選擇表面三。4、按下「OK」。21/47針對其它三個(gè)表面再設(shè)罝三次：1、右鍵、「T」、「T」、「T」、Tab、4、Enter2、右鍵、「T」、「T」、「T」、Tab、7、Enter3、右鍵、「T」、「T」、「T」、Tab、10、Enter在下拉式選單里搜尋第一個(gè)字符?！?0」是第二個(gè)被選擇。22/4723/47設(shè)罝多組態(tài)變數(shù)

設(shè)罝編輯器內(nèi)全部項(xiàng)目為MCE變數(shù)。(Ctrl+Z)24/47在LDE，也設(shè)罝全部透鏡曲率與厚度為變數(shù)。25/47建立多組態(tài)優(yōu)化函數(shù)開始建立默認(rèn)優(yōu)化函數(shù)(DefaultmeritFunction)。開啟MFE(功效鍵F6)，在MFE主選單挑選Tools\DefaultMeritFunction26/471、選擇：RMS–SpotRadius–Centroid出瞳積分方法(PupilIntegrationMethod)選擇GaussianQuadrature2、厚度邊界條件玻璃：2、10、2空氣：1、200、127/4728/4729/47增加限制條件注意在MFE第一個(gè)操作數(shù)為「CONF」。全部MC優(yōu)化函數(shù)將以此操作數(shù)開頭，「CONF」操作數(shù)指示操作數(shù)參考哪個(gè)組態(tài)。30/47第一個(gè)鍵入被參考為組態(tài)一，可透過「Cfg#」這個(gè)欄能夠得知。接著是操作數(shù)「CONF2」以及應(yīng)用于組態(tài)二操作數(shù)，然后是組態(tài)三。31/47還需要增加新操作數(shù)來限制每個(gè)系統(tǒng)聚焦長度，將放置操作數(shù)于優(yōu)化函數(shù)上面。而每個(gè)「EFFL」必須伴隨一個(gè)「CONF」操作數(shù)。32/47組態(tài)一所限制聚焦長度為75mm、組態(tài)二為100mm、組態(tài)三為125mm。每個(gè)EFFL操作數(shù)使用權(quán)值「1」。33/4734/47設(shè)罝透鏡尺寸全部組態(tài)鏡組必須有一樣尺寸(半高(Semi-Diameter))。這里能夠透過解(Solve)來進(jìn)行限制。35/47「最大(Maximum)」半高解將被設(shè)罝每個(gè)組態(tài)中，每個(gè)表面半高最大要求，這將確保邊緣厚度邊界條件不被違反，不會產(chǎn)生異常透鏡。36/47解設(shè)罝：1、將游標(biāo)置于表面一半高欄上，而且按下Enter。2、按下「M」以選擇「Maximum」解型態(tài)。3、按下Enter接收設(shè)罝37/474、按下向下鍵(DownArrow)到表面二。重復(fù)其余面，除了孔徑以及成像面?？焖僭O(shè)罝以下所表示：5、Enter-「M」-Enter–向下鍵(DownArrow)6、Enter-「M」-Enter–向下鍵(DownArrow)7、等等...（Samples\Tutorial\Tutorialzoom2.zmx透鏡文件顯示到這里全部內(nèi)容）38/4739/47運(yùn)行優(yōu)化這個(gè)透鏡已經(jīng)準(zhǔn)備好進(jìn)行優(yōu)化。希望看到優(yōu)化過程中全部組態(tài)相對外型。將使用3D出圖(Layout)(按鈕列上L3d按鈕)。接著開啟3D出圖設(shè)罝對話框(SettingsDialogBox)。改變設(shè)罝40/471、光線數(shù)：52、組態(tài)：全部3、點(diǎn)擊「HideLensEdges」4、點(diǎn)擊「SuppressFrame」5、Y位移：75然后按下「OK」。41/4742/