15. 4 利用ZEMAX 像质优化与设计举例 ZEMAX 提供了十分强大的像质优化功能，可以对合理的初始光学系统结构进行优化设计。设计中光学结构参变量可以是曲率、厚度、玻璃材料参数、圆锥系数、参数数据、特殊数据和多重结构数值数据。本节首先，通过消色差双胶合望远镜物镜设计和参数分析，介绍利用ZEMAX 默认评价函数的优化设计过程。然后，通过光路中有棱镜的望远物镜、显微物镜和目镜设计举例能，介绍像差补偿、几何像差控制等在 ZEMAX 中的实现以及锤形( Hammer)优化的简单应用。最后通过变焦物镜设计介绍 ZEMAX 中多重结构设计实现。 15.4.1 消色差双胶合望远镜物镜设计 消色差双胶合物镜设计要求见表 15.13 1)初始结构参数确定 初始结构参数确定通常有两种方法，本设计采用初级像差理论求解初始结构方法。望远系统一般由物镜、目镜和棱镜式或透镜式转像系统构成。望远物镜是望远系统的一个组成部分，其光学特性的特点是:相对孔径和视场都不大。因此，望远物镜设计中，校正的像差较少，一般不校正与像高的二次方以上的各种单色像差(像散、场曲、畸变)和垂轴色差，只校正球差、彗差和轴向色差。在这三种像差中通常首先校正色差，因为初级色差和透镜形状 无关，校正了色差以后，保持透镜的光焦度不变，再用弯曲透镜的方法校正球差和彗差，对已校正的色差影响很小。由初级像差理论可知，双胶合透镜成为消色差双胶合透镜的条件是，双胶合透镜的正负光焦度分配应满足下式: 12，1112VVV ，2212VVV （15.22） 式中: 、1 ，和2 分别双胶合物镜、正透镜和负透镜的光焦度(焦距值的倒数)，1V 和2V 为正负透镜所选玻璃的阿贝数 V。本示例中，正、负透镜的玻璃材料分别选用K9 和 ZF1，对应的n1d=1.. 51637 , V1=64. 07 , n2d== 1. 64767 ,v 2=33. 87。由式(15. 22)得1=0. 00849，2 =-0. 00449，对应的f1=117. 84mm,/2f =-222. 91 mm。由于初级色差和透镜形状无关，为方便起见，选双凸(r2=-r1)透镜为正透镜，利用薄透镜的光焦度公式121 (1/1/)nrr 计算，最后确定光学系统初始结构参数见表 15: 14。 表 15.13 消色差双胶合物镜设计要求 表15.14 初始结构参数 注:因为薄透镜的厚度对像差校正影响很小，可直接根据加工要求给出间隔大小。初始结构焦距尹二250. 055 mm 2)透镜初始结构与光学特性参数输入 a.在ZEMAX 主菜单中选择Editors\Lens D...
