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主题:UniOptics 镜头设计应用案例002无畸变目镜
罗迅科技发表于 2026-05-15 15:29
1. 设计结果 图表 1满足设计指标的无畸变目镜
2. 设计指标 图表 2设计指标
本案例的任务是设计一个可见光范围内的无畸变目镜,通过优化初始系统的透镜曲率,厚度以及间隔来同时满足如图表2中的系统规格,额外系统限制,像质要求以及加工要求的设计指标。
3. 设计流程 图表 3初始设计参数
根据设计指标中的信息,可以选择《近代光学系统设计概论》中提供的镜头作为初始系统,详细参数如上图所示。初始系统可以使用软件中的导入“文本文件项目”功能将光源数据,元件数据,光阑Stop位置等信息全部导入至UniOptics中并完成初始系统的创建。 图表 4通过使用导入“文本文件项目”功能创建出的初始镜头结构
接下来查看初始系统的像质。 图表 5初始系统的光斑图,畸变以及垂轴色差图(从左至右)
可以看到,当前初始系统的所有视场下的RMS光斑半径距离最大RMS光斑半径小于30 um的设计指标有很大的差距,不过当前系统的最大畸变值4.84 %与垂轴色差30.821 um目前是符合设计指标的,因此在优化过程中不需要给与太多权重,而是尽量给予光斑半径更多的优化权重。
接下来需要预先配置变量与评价函数,然后才能通过优化进一步提升系统性能,使其满足设计要求。 图表 6变量配置 图表 7评价函数配置
首先将指定的透镜曲率,厚度以及间隔等参数设置为变量,然后根据系统规格,像质要求,额外系统限制以及加工要求配置好与之对应的评价函数,如图表7所示。配置完成后打开“优化”窗口。 图表8优化设置
在优化配置窗口中,评价函数选择前面已配置完成的方案,优化算法采用阻尼最小二乘法,检查设置好的优化变量后进行优化。 图表 9优化过程
优化过程中,已打开的分析工具以及评价函数表格中的值会随着迭代实时更新,优化完成后,点击“将变量值应用到系统中”按钮即可得到优化后的镜头系统。 图表10优化后的系统光斑图,畸变以及垂轴色差图(从左至右) 图表11优化后的系统评价函数值
可以从图表10与图表11中看到,优化后的镜头系统在系统规格,像质要求,额外系统限制以及加工要求方面均满足了设计要求。此案例到此结束。

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