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  • 如何设计一个单透镜(1)

    作者:Zemax China 来源:投稿 时间:2019-09-20 11:11 阅读:11544 [投稿]
    本系列共三篇文章,旨在介绍如何使用OpticStudio序列模式界面进行操作。本文以单透镜为例,介绍了设计透镜的基本过程,包括构建系统(第1部分)、分析其性能(第2部分),以及根据所需的指标参数和设计约束对其进行优化(第3部分)。

    请注意,OpticStudio中的波长总是以微米为单位输入的,而不考虑系统的镜头单位!也支持对单个波长进行加权,但是在这个设计中,我们将保持所有的权重统一。按下窗口右上角的“X”键关闭波长数据对话框。

    插入表面

    一旦确定了系统设置,就可以将每个表面的特定信息输入镜头数据编辑器(Lens Data Editor)。重申一下,镜头数据编辑器中的每一行表示一个表面。因此,由玻璃分隔的两个表面组成一个单独的元件。因此,对于单透镜,总共需要4个表面:

    物面(OBJ):光线发出的位置。

    透镜的前表面:光线进入透镜的地方。对于这个设计,这里也是光阑(STO)。

    透镜的后表面:光线从后表面射入空气。

    像面(IMA):光线追迹停止的位置(始终是最后一个表面)。

    默认情况下,镜头数据编辑器中只包含三个表面。可以通过按键盘上的<Insert> ,或通过在表面上<右键单击>并选择插入表面(Insert surface),将表面添加到镜头数据编辑器中。使用此方法,将在高亮光标当前所在的行之前添加一个表面。要在当前表面之后添加另一个表面,按下键盘上的<Ctrl + Insert>或右键单击当前表面,然后选择插入后续面(Insert after)。

    由于光阑位于单透镜的前表面,所以在表面1之后插入另一个表面(表示透镜的后表面)。


    镜头数据编辑器中的标注(Comment)列对于跟踪每个表面表示的内容非常有用。要为一个表面输入注释,请高亮该单元格,并键入所需的文本。完成后,点击<Enter>或使用箭头键将光标移动到另一个单元格。在设计进程中编写注释是一个很好的习惯。对于单透镜,通过在镜头数据编辑器中的每个适当单元格中键入以下文本来标识每个表面。


    输入镜头数据

    单透镜由N-BK7玻璃制成。在OpticStudio中,材料用于区分透镜前后表面。想通过输入材料类型来区分两个表面,只需在透镜数据编辑器中的适当单元格中键入材料名称(本例中为N-BK7)。


    OpticStudio自动将这种材料类型识别为内置玻璃库(Glass Catalog)中编译的众多玻璃之一。玻璃库包含了世界各地制造商提供的数百种玻璃的所有必要信息。OpticStudio将自动在其数据库中查找这种玻璃,以确定每种设计波长下材料的折射率。

    一旦将玻璃类型输入到透镜数据编辑器中,单片透镜的透镜厚度就可以输入到表面1(Surface 1)的厚度栏中。由于厚度是沿光轴到下一个表面的距离,这就称为透镜元件的中心厚度。作为起始点,可以使用4 mm的厚度,因为它是孔径为25 mm透镜的合理中心厚度。在表面1的厚度列中键入一个值4。注意,这个参数稍后将被设置为优化变量。

    同样,第一个表面的曲率半径和透镜后表面与像面之间的厚度不需要预先确定,因为它们将被设置为优化变量。目前,我们将保持表面1的曲率半径为无穷大,并将表面2的厚度更改为100mm。将值100输入到表面2的厚度列中。


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    文章点评

    silence唯爱:谢谢,学习了,希望能多多分享文章,小白渐进,谢谢~(2019-10-17)