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教程
---双胶镜头设计练习ZEMAX培训教程
---双胶镜头设计练习吴新民
Support@infotek.com.tw例子：双胶镜头设计例子：双胶镜头设计双胶镜头是个比较好的练习：
几乎所有光学设计都有双胶合透镜，其中一块正透镜常用冕玻璃，负透镜用火石玻璃，
通过正确选择玻璃，可以校正 球差、彗差和轴向色差，
有些设计，可以通过将单透镜分裂为双胶合透镜得到改进。
双胶合透镜包含的结构参数有：
3个曲率半径，
3个厚度值，
2种玻璃的折射率和V-number，
光栏的位置。设计
要求
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设计要求用F，d, C光
EPD=50mm
F/8
FOV=10度
最小的边缘/中心厚度为4mm，最大中心厚度为18mm
使用合适的标准
选择合适的玻璃设计过程设计过程定义系统的孔径
定义视场和波长(各3个)
定义正确的面数
增加F/# solve
假定初始玻璃为常用的冕玻璃和火石玻璃：BK7和F2
建立优化函数，用RMS spot radius优化
增加边界约束条件
优化玻璃第一步：系统General data设置第一步：系统General data设置选择“Gen”按钮，在aperture type中选择Entrance pupil diameter，Aperture value为50。第二步：视场和波长的设置第二步：视场和波长的设置点“Fie” 和“Wav”按钮，
视场角为0，7，10三个，
波长直接选择可见光。第三步：建立surface data第三步：建立surface data建立6个面，包括Obj, Stop,3 lens和image surface。
输入玻璃牌号，前面为BK7,后面为火石F2。第四步：为F/#添加Solve第四步：为F/#添加Solve 在光学面4的curvature上，增加solve：
将surface 4的radius栏上点右键，
选择F/#的solve type，输入其值为8 ，
ZEMAX会自动调整这个面的曲率半径的值。第五步：建立优化函数第五步：建立优化函数打开Editor>>Merit Function，
打开Default merit function对话框，
选择RMS spot radius作为优化数据，
加入边界约束条件。第六步：设置变量并优化第六步：设置变量并优化将2个曲率半径和4个厚度都设置为变量，
优化计算。
结果的2D layout和ray fan如下：第七步：分析第七步：分析哪些像差已经校正了？哪些没有校正？哪个是主要的像差？光栏的位置如何？
本设计中：
(1)不需要专门指定色差的目标值
(2)缺省优化函数对轴上色差有比较好的校正
(3)将光栏向离开透镜的方向移动，会引入横向色差
(4)边界条件基本满足
(5)可以将stop向透镜的方向移动，以减小横向色差。第八步：修改设计第八步：修改设计将光栏向透镜移动，可以将横向色差降低，但引入了象散、彗差、离焦和spot radius的扩大。改进设计改进设计分析：
(1)一个半径是控制EFL的，另外二个是控制色差的，
(2)光栏的位置对控制象散和彗差的效果不是太理想，
(3)改变厚度的影响不是太大，特别是有边界条件约束的情况下，
(4)主要要校正像差是：球差、横向色差和轴向色差。
校正球差的可能办法：(1)增加conic constant；(2)增加透镜
校正色差的可能办法： (1)移动光栏，但在这里帮助不大；(2)用新的玻璃。进行玻璃优化进行玻璃优化尝试下列玻璃组合：
BK7 & SF1
BK7 & SF2
BK7 & SF5
或者直接对玻璃进行优化。有几种办法：
(1)直接输入几种组合，进行优化，
(2)对拟合玻璃的方程的参数进行优化---“model”glass，一般不推荐使用，
(3)采用“substitute”的方法优化。容易、速度快，推荐使用。Model Glass方法Model Glass方法根据折射率、阿贝数和部分相对色散项，估计二个玻璃之间距离。
用RGLA优化操作数，使ZEMAX在目录中选择一个在实际玻璃附近的model glass。它限定目录中与实际玻璃的折射率、阿贝数和部分相对色散的偏差。
步聚：
(1)将玻璃设置为变量(Ctrl-Z)，
(2)在MF中加入RGLA操作数，target=0.05,weight=1，Wn,Wa,Wp为0，
(3)优化，
(4)再用Ctrl-Z,将玻璃转换到最近的相当的玻璃，
(5)再优化。有时候更好，有时候不好。优化结果优化结果玻璃分别为：PSK54和KZFSN5。Glass substitution方法Glass substitution方法这种方法更容易、更可靠。它可以用global optimization算法，也可以用hammer算法，找到更好的玻璃。
步聚：
(1)将所有玻璃设置“substitute”solve，在Schott公司的玻璃，然后运行hammer，
(2)以BK7/SF5开始。可能会得到BAK1/SF1 或其它组合，
(3)看看所找到玻璃的成本：将光标放在玻璃上，点GLA，BAK1的为1.67,SF1的为2.25，还可以。Glass substitution的限制Glass substitution的限制如果没有限制，会从所有目录中选择玻璃。可以用下面的方法，只让ZEMAX从指定的目录中选择玻璃：
(1)在solve中指定玻璃库的名称，不同的面可以指定不同的库，
(2)用GCOS操作数，控制玻璃的相对成本，
(3)通过在玻璃目录中选择exclude复选框，排除不想要的玻璃，
(4)增加其它的操作数控制重量、折射率或阿贝数，
(5)用Tools>>glass substitute template。可以限定材料的相对成本和其它物理化学特性，它适用于整个光学系统，只能用于global optimization中。
以上方法可以同时使用。
总结
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总结一般需要限定玻璃最小中心/边缘厚度，
对EFFL操作数，可以用solve代替，
选择不同的玻璃会影响色差，它可以使曲率半径用来校正球差。
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