光学设计指引贴
目录
一、预备知识 ................................................................................................................................... 4
一、概述 ................................................................................................................................... 5 二、舞台变焦投影系统 ........................................................................................................... 5 三 长操作集编辑问题 ............................................................................................................. 9 四 补充说明 ........................................................................................................................... 10 二、 预备知识 ............................................................................................................................... 10
一、概述 ................................................................................................................................. 11 二、长操作集编辑实例 ......................................................................................................... 12 三、照明设计指引贴 ..................................................................................................................... 14 四、《对成像镜头设计质量的评估》 ......................................................................................... 14
一 象质要求 ........................................................................................................................... 15 二 光能要求 ........................................................................................................................... 16 三 畸变要求 ........................................................................................................................... 17 四 色差要求 ........................................................................................................................... 17 五 工艺性要求 ....................................................................................................................... 17 玻璃材料要求 ......................................................................................................................... 20 五、《架构分析方法》 ................................................................................................................. 20
一 架构原理 ........................................................................................................................... 21 二 架构图分析 ....................................................................................................................... 21 三 架构调整 ........................................................................................................................... 22 四 架构调整2 ........................................................................................................................ 24 五 合理架构及其分析 ........................................................................................................... 25 六 PBS棱镜处聚光镜设计 .................................................................................................... 26 七 LED聚光镜设计 ................................................................................................................ 26 八 组合设计 ........................................................................................................................... 28 九 小结 ................................................................................................................................... 31 六、《ZEMAX中的宏解析》 ........................................................................................................ 32
一 综述 ................................................................................................................................... 32 二 ZEMAX文件夹中的宏编程样例解析 .............................................................................. 32 二 ZEMAX文件夹中的宏编程样例解析 .............................................................................. 39 七、《ZEMAX中棱镜建模与优化》 ............................................................................................ 41
一 样例 ................................................................................................................................... 41 二 在AUTOCAD中作图 ........................................................................................................ 42 1 在AUTOCAD图示楔镜断点设置 ......................................................................................... 42 2调整楔镜断点平移量 .......................................................................................................... 43 3调整等腰直角棱镜断点平移量 .......................................................................................... 44 4 聚焦校正 ............................................................................................................................. 44 三 小结 ................................................................................................................................... 45 一 标准45°反射镜光路设置 .............................................................................................. 45 二 反射光线出射角的调整 ................................................................................................... 46 三 设计DM合色镜方法 ....................................................................................................... 46
1 前工作面倾角调整 ............................................................................................................. 46 2 添加楔镜远离复眼的反射面 ............................................................................................. 47 3 透过光路的确定 ................................................................................................................. 48 一 标准化样例 ....................................................................................................................... 48 二 空间棱镜优化原理 ........................................................................................................... 49 八、《镜头样例图集》 ................................................................................................................. 50 九、非序列照明系统优化 ............................................................................................................. 55
一 关于非序列操作数分类 ................................................................................................... 55 1 非序列物体数据的约束 ..................................................................................................... 55 2 非序列光线追迹和探测操作数 ......................................................................................... 56 二 非序列系统的优化 ........................................................................................................... 56 <非序列系统设计教程> ................................................................................................................. 58
一 概述 ................................................................................................................................... 58 二 教程要点 ........................................................................................................................... 58 1 进入纯非序列，进行单位设置。 ..................................................................................... 58 4 创建接收器 ......................................................................................................................... 59 4创建标准透镜 ...................................................................................................................... 61 5 光线跟踪分析和极化分析 ................................................................................................. 63 6 添加矩形ADAT光纤 .......................................................................................................... 63 如何创建一个简单的非顺序系统 ................................................................................................. 65 <非序列自由形式（Freeform Z）的优化> ................................................................................... 82
一 概述 ................................................................................................................................... 82 二 非序列项目 ....................................................................................................................... 83 三 非序列优化 ....................................................................................................................... 83 1 清所有探测器 ..................................................................................................................... 83 2 非序列光线追迹 ................................................................................................................. 84 3 探测器上光线能量的优化 ................................................................................................. 84 3 非序列光线优化过程 ......................................................................................................... 84 ZEMAX中如何优化非序列光学系统翻译 ................................................................................ 84 混合式非序列 (NSC with Ports) zemax ......................................................................................... 97
1-1 混合式非序列 ................................................................................................................. 97 1-2 例子－混合式非序列 ..................................................................................................... 97 1-3 出口埠 ........................................................................................................................... 100 1-4 非序列组件 ................................................................................................................... 101 1-5 对象属性 ....................................................................................................................... 102 1-6 非序列性透镜对象 ....................................................................................................... 102 1-7 复制对象 ....................................................................................................................... 103 1-8 定义多焦透镜 ............................................................................................................... 103 1-9 表面折射 ....................................................................................................................... 104 1-10 空气透镜 ..................................................................................................................... 105 1-11 调整焦距参数 ............................................................................................................. 105 1-12 多焦透镜 ..................................................................................................................... 105 1-13 运行优化 ..................................................................................................................... 106 1-14 带状优化 ..................................................................................................................... 107
1-15 目标局部 ..................................................................................................................... 109 1-16 光线目标 ..................................................................................................................... 110 1-17 系统性能 ..................................................................................................................... 110 1-18 运行影像分析性能之优化 ......................................................................................... 111 1-19 设罝变数 ..................................................................................................................... 112 1-20 最终设计 ..................................................................................................................... 112 十、TO5 DM镜功能在TracePro中的模拟 ................................................................................ 113 十一、光源文件及应用 ............................................................................................................... 121 十二、在ZEMAX中理想光学系统合理架构的快速搭建《实例1》 ...................................... 127
1在ZEMAX中理想光学系统合理架构的快速搭建 .......................................................... 127 2 “1-原态.ZMX”抽取框架 ..................................................................................................... 130 3 创建等效架构 ................................................................................................................... 130 4创建等效架构 .................................................................................................................... 131 5 PWC公式汇集 ................................................................................................................... 131 十三、在ZEMAX中对已知透镜求其PWC ................................................................................ 135
1在ZEMAX中PWC法输入数据读取位置 ........................................................................ 136 2优化设置参考表适用说明 ................................................................................................ 138 A 线性校正要求 ................................................................................................................... 138 B 线性校正要求操作 ........................................................................................................... 138 3 用等效mathmetica算式校验 ......................................................................................... 144 4 结论................................................................................................................................... 144 十四、ZEMAX中理想单镜PWC法求解(实例5） .................................................................... 145
1镜PWC法结构求解用公式 .............................................................................................. 145 2 将上公式组移植到ZEMAX中 ......................................................................................... 146 7用mathmetica校验（单镜与系统初级赛特系数校核） .............................................. 149 十五、 ZEMAX上双胶镜PWC法优化设计（双胶镜部分） ................................................... 150
一 双胶镜PWC法结构求解用公式 ................................................................................... 150 二 移植6双胶镜实体化算式 ............................................................................................. 152 1 创建初态双胶镜实体化架构文件 ................................................................................... 152 2 编写双胶镜实体化操作集 ............................................................................................... 154 十六、双胶实体化模块应用实例-低倍显微镜头设计 .............................................................. 164
一 低倍显微物镜设计要求 ................................................................................................. 164 二 光路设计要求 ................................................................................................................. 164 1 几何像差设计要求 ........................................................................................................... 164 2 传函要求 ........................................................................................................................... 164 三 棱镜初级像差 ................................................................................................................. 165 三 用单镜实体化操作集优化 ............................................................................................. 165 四 优化结果工艺评估 ......................................................................................................... 166 五 小结 ................................................................................................................................. 167 十七、镜头实体化模块优化小结-中等视场，中等口径变焦镜头设计《2倍变焦镜头》 ... 168
一 规划 ................................................................................................................................. 168 1 样例................................................................................................................................... 168 2 重新调整设计要求 ........................................................................................................... 168 3 测绘系统数据 ................................................................................................................... 168
4 初步优化 ........................................................................................................................... 169 5 变焦规划 ........................................................................................................................... 169 二 PWC优化 ........................................................................................................................ 171 1胶合镜问题 ........................................................................................................................ 171 2 创建架构 ........................................................................................................................... 171 三 在ZEMAX和CODE V间往返优化 ................................................................................. 176 1 优化结果 ........................................................................................................................... 176 三 相关问题 ......................................................................................................................... 180 四 PWC法小结 .................................................................................................................... 180 十九、光学系统塑料热补偿设计技术详解 ............................................................................... 181
一 ZEMAX中塑料热补偿设计操作 .................................................................................... 181 二 热补偿项说明 ................................................................................................................. 182 三 其它热补偿项说明 ......................................................................................................... 182 四 具有热效应材料的折射率修正问题 ............................................................................. 182
一、预备知识
前言：
今天借贴1聊聊光学镜头的优化设计问题，这也是多数光学同行所关心的问题。
对光学镜头的优化，不同的光学系统，光学设计的不同阶段，不同的人有各自的方法，很难说那种方法最优。这里介绍的方法，是绝大多数光学设计者所没有用过的，但在复杂的变焦系统中，却是行之有效的优化利器，在此抛砖引玉，希望能使镜头设计更上一层楼。 另外该贴还介绍了物距不同，象方成像有轴向分离的三个位置的变焦系统，该系统设计时有15重结构，这在变焦系统中也算较复杂类。这类变焦系统的成像质量应如何全面评估？这可能也是大家感兴趣的问题。
如果将上两个问题放在一起讨论，又会碰出是么样的火花？我们试目以待...。
一、概述
该帖介绍舞台投影变焦系统的光学性能约束要求，重点是提出超长操作集的高效编辑问题，让网友了解高效编辑对提高运行效率的重要性。
二、舞台变焦投影系统
1、光路图见图1
图1
2、技术要求
图1是物距不变时，只对像方三个图案盘位置分别调焦，在每个图案盘处要能进行长中短变焦。
对图案盘1变焦时，系统总长=450mm；对图案盘2变焦时，系统总长=455mm；对图案盘3变焦时，系统总长=460mm（比要求的470mm短，允许）。
如果系统要能对5米~20米成像都清楚，还应增加哪几重结构？
初步设计结果见“贴1-例1.ZMX”，应如何评估此系统，详见“3系统评估”。 （波长620,550,450；Real Image Height：17.5mm；像空间F/#=1.2）
光学设计指引贴(20160420) - 图文
