ZEMAX的基本像差控制與優(yōu)化
HXg4
T #]_S)_Z- ZEMAX已經成為光學設計人員最常用的工具軟件了。光學設計中,描述和控制一個光學系統(tǒng)的初級像差結構,通常使用軸上球差、軸向色差、彗差、場曲、畸變、垂軸色差、像散等像差參數(shù)。當我們企圖更為詳細的描述和控制軸外指定視場、指定光束的像差結構時,常常會使用軸外寬光束球差、彗差和細光束場曲等三個像差參數(shù)。然而,ZEMAX并不能像SOD88那樣直接引用相對應的像差操作數(shù)來指定像差目標大小,更沒有描述高級像差數(shù)的像差操作數(shù),這些通常都需要設計者自行分析和定義。
F87aIJ.pGN 描述和控制系統(tǒng)光束結構的方法因習慣而有一定的差異,由于某些像差變量之間有某種相關性,而設置的優(yōu)化權重又可以不同,因此常常都能夠達到相同的效果,只是所計算的數(shù)學步驟不同而已。到底選擇多少個參數(shù)來描述一個系統(tǒng),雖無統(tǒng)一規(guī)定,但是還是要因系統(tǒng)像差特性不同而區(qū)別選擇。經驗表明,最少最準確的參數(shù)描述量,能夠盡可能的提高優(yōu)化的效率,并且減少掉入效果較差的局部優(yōu)化的次數(shù)。經驗豐富的工程師,輕車熟路,在這個環(huán)節(jié)上少走了很多的彎路,從而其設計效率和設計出來的產品品質要比通常的設計人員有些得多,成功率高的多。
w]Fi:kV 筆者撰寫本文的目的就是企圖淺顯的探討光學設計中,ZEMAX中光學結構的描述方法以及權重選擇的問題。這些都是筆者在設計當中積累的經驗,可能這個文章的論斷會由于經驗的多寡有一定的局限性,所以希望讀者當作參考,不要照搬。
;[[GA0 @U;U0
一 基本像差描述和控制
KDmzKOl 軸上球差LONA 和 SPHA
A8by5qU LONA表示的是軸上物點指定波長,指定光束尺寸(光線對)的軸上成像交點到近軸焦平面之間軸向距離。這個定義和我們定義的軸向球差相同。光瞳尺寸(光束尺寸)在0~1之間,那么將追跡實際的光束匯交點計算軸向球差。
g'Id31r' SPHA常用于指定面產生的像差數(shù)值。若不指定特殊面(取值為0),則計算所有面產生球差總和。注意這個總合不是像差計算公式中的經過各面逐個放大之后的加權和,而是代數(shù)和(有待讀者進一步驗證)。
(q|EC; 經驗:當選擇LONA控制不住球差時,同時加入SPHA操作數(shù),設置合理的權重,可以將軸向球差進一步改善。
C $r]]MSj U if61)+!i 軸向色差AXCL
0
3/<A