怎样在Zemax中选择最适合的玻璃.pdf

怎样在Zemax中选择最适合的玻璃.pdf怎样在 Zemax 中选择最适合的玻璃
这篇文章解释了:
类似 Conrady d-D 方法的传统玻璃选择方法的局限性及玻璃模型方法的使
用
怎样在玻璃直接优化中使用玻璃替换方法(Glass Substitution method)
怎样在考虑玻璃有供应的(availability),价格及耐候性(climate resistance)等
因素的情况下进一步严格挑选玻璃
作者:Nam-Hyong Kim
翻译:YOng
导语
玻璃的优化与其他数据的优化不同。选择玻璃的直接优化是一件困难,同时
也无法预测的过程,因为玻璃图中的玻璃并不连续。
例如,厚度可以很容易从 10mm 调整到 ,但是我们却不可能轻微
调整 F2 玻璃使它成为色散更厉害一点的另一种玻璃。这就是说,玻璃以离散方
式存在。
选择玻璃的传统方法是使用某种玻璃模型。玻璃模型是一种使用数值参数将
玻璃色散理想化,然后以约束玻璃色散或者折射率到一个接近的有供应的玻璃的
方法。在可见光区域,可以用 Conrady d-D 方法进一步简化。这种方法只追迹
几条不同权重波长的光线,然后使用优化方法使它们的差异到达零值。
如果一种玻璃被描述为具有一定折射率、阿贝数及部分色散偏离(partial
dispersion deviation)的玻璃模型,那么就可以设置这些模型参数为变量,然后
像其他数值参数一样优化。然而,玻璃模型方法有一个严重的缺陷。当一个使用
玻璃模型的设计方案找到后,必须将玻璃模型转换为真实的玻璃。然后,必须使
用新选择的玻璃对这个设计再次优化。不幸的是,对于很多系统而言,新优化设
计方案的性能会比玻璃模型设计方案的性能差。更令人沮丧的是,用真实玻璃的
最优设计与使用玻璃模型找到的最优设计有不同的形式。
玻璃替换是选择玻璃的最有效的方法。玻璃替换方法直接改变玻璃的类型并
优化,以确定是否会产生一个更好的设计方案。当玻璃被设置为“substitute”
状态时,Zemax 会自动完成这个过程。当一种玻璃被“可替换玻璃”标识时,
全局优化算法(Hammer 及 Global Search)会在优化过程中自动完成接近玻璃的
迭代替换。这样,Zemax 不仅可以优化类似曲率半径与厚度等数值参数,还可
以直接优化玻璃的选择,而不借助于理想化的玻璃色散。这是针对所有波长区域
最直接而强大的选择玻璃的方法。
玻璃替换
玻璃替换是 Zemax 独有的、强大的优化方法。在优化过程中,玻璃替换方
法使用玻璃目录中的真实玻璃替代镜头数据编辑器(LDE)中的玻璃。
为了看到玻璃替换的行为,我们将优化样例中的 (位于 zemax
根目录下/Samples/Sequential/Objectives/)。
打开样例文件,并在 LDE 中将两种玻璃设置为可替换状态(如下图,打开
solve 选项,并设置 solve 类型为 Substitute)。
出现在玻璃旁边的字母“S”表示这些玻璃处于可以替换的状态。
如图,使用绩效函数(merit function)窗口下的默认绩效函数工具新建 RMS
wavefront