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
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