引言  

下面是我们即将设计的透镜指标要求:

设计一个双胶合透镜,可见光谱范围,光圈F/5。全视场角10度,物距无限远。透镜入瞳直径为25mm,透镜口径必须比允许的光束有效口径大2mm(注意是直径).

[pagebreak]输入基本系统 

点击 File…New打开一个新设计,我们来定义初始的入射光束,孔径,波长和视场。

系统孔径EPD已经定义为25mm,允许的最小口径即27mm。点击:Gen快捷按扭,或System…General输入Entrance Pupil Diameter为25: 

 

透镜单位默认为mm,您可以点击上图中的Units标签来修改单位。我们同时要求透镜机械边缘比有效直径大2mm,点击上图中的Miscellaneous(杂项)标签输入1mm 在半直径边缘 Semi-Diameter Margin Millimeters:

  

注意ZEMAX使用的是半直径不是直径,所以1mm半直径即为2mm直径边缘,点击OK。

我们现在定义光束波长。这个重要的系统指标在这里有一些含糊,例如,什么是“可见光谱”?究竟哪个波长下使系统的确切光圈数为F/5? 

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 我们假设可见光区域由F,d,C可见光谱确定,这是在可见光波段下系统设计中常用的假设。我们进一步假设d光作为中心波长,即透镜要在这个波长下达到指定的F/#要求。因此我们输入系统波长如下图(点击Wav按扭或点击System…Wavelength): 

 

在紧挨着“Select”按扭的下拉列表中选择“F,d,C(Visible)”然后点击Select,软件自动复制这些波长到波长数据对话框中。这样就设置了三个波长,以升序排列,并自动设置波长号2为主波长。 

注:这里你一定要认真的考虑每个参数的细节,例如,它是如何输入到ZEMAX中,并如何在系统中验证?

最后我们定义视场,10度全视场即5度半视场。点击Fie按扭或System…Field输入:   

注:因为透镜是旋转对称的,我们不需要指定视场点为y=-5或x=5或-5。我们总是在+y方向定义视场点,除非您要求的是非旋转对称系统。

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现在我们已经输入了所有光线进入透镜所需的参数:它的直径,波长和角度。我们现在需要为这个透镜系统光学表面输入第一个猜测数据。因为我们知道我们将设计一个胶合透镜,将需要总共六个表面:OBJect(物面),STOp(光阑面),透镜前表面,透镜中间面和后表面,IMAge(像面)。在透镜数据编辑栏(LDE)中点击IMA面,按3次Insert键,输入如下数据:

  

由于指标要求物距无限远,所以我们设置OBJ的厚度为“Infinity”。您可以直接在厚度编辑栏内输入“Infinity”(不需要双引号)。

不需输入任何半直径数据,ZEMAX将自动根据要求设计口径大小:  

我们系统有一个要求,就是F/#必须为F/5。这里有一个简单方法实现,在最后一个透镜面的曲率半径上双击,选择F-number求解Solve: 

 

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 ZEMAX将立即计算曲率半径使系统光圈为F/5: 

可以试着改变其它两个表面的曲率半径值,您将会发现F/#求解类型会自动更新迫使透镜光圈数为5。求解Solve类型是最有效的方法强制约束系统。

注:阅读用户手册第16章关于求解Solve类型详细描述,能够扎实理解并使用求解类型,这是一个专业透镜设计者所必备的。

现在我们让这个透镜聚焦,点击Tools…Miscellaneous…Quick Focus(快速聚焦工具),这是一个快速优化工具,如下设置:

 

更新分析窗口可看到最终的“基本系统设置”:

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点击Analysis…Spot Diagrams…Standard或点击快捷按扭Spt打开光斑图: 

 

RMS光斑143微米,在5度视场时大约169um。请检查您是否也得到同样数据,如果没有,请返回上面步骤来确认系统是否正确设置。

注:最后,点击Reports…System Check。这个方便您检查许多常见的设置错误。尽管并不是所有错误都能通过这个检查出来,但所有报告都应当检查,看是否有错误报告出来。 

然后点击File…Save As或点击快捷按扭Sas,将文件另存为“basic setup.zmx”。

如果您的ZEMAX运行在Windows 7 系统下,有时文件可能无法另存为,那么请参考光科ZEMAX知识库的以下文章:

http://www.optotek.com.cn/knowledge-item-138-ZEMAX-Win7-Save-as.html

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