zemax变焦设计操作

各位网友：你们好！

前面发的关于“数码镜头设计原理”中的前两贴想已见过了，那里介绍的是最基础的东西。现在光电产品千变万化，但万变不离其宗，其基本原理，基本理论确不象外表那样善变，使人迷糊。如果我们建立了扎实的光学与数学的理论基础，那么在接触新产品后，就能快的多的消化吸收，由被动的感性认识，提升为主动的理性认识,，从而在设计上游刃有余。

现在光电产品出现了许多新的特征，利用基础理论去探讨其内在的规律、推演公式去精确的把握它。在“数码镜头设计原理_变焦篇”中，是基础篇、高级篇基本理论的引深。变焦设计是个很复杂的过程，有很多是凭着感觉走的。感觉就是灵感，它能快速引导设计人员在迷宫中及时调整方向，免除了在局部问题上纠缠不休，向更具创造性的思维迈进。感觉是我们以基本理论作基石，实践经验为引导，在设计领域产生的奇思妙想。例如：我们在引用专利时，往往是将一个专利改进成合于我们产品性能要求就行了。大家想过没有，专利也可东拼西凑？如果能这样做，就能使专例可利用的价值大大提升，同时也免除了专利侵权的尴尬场面发生。另外想过没有，虚拟玻璃在光学设计中不太好控制。我们可否用特定的方法有效的控制它：我们将玻璃改成虚拟玻璃，然后控制优化步长为单步，或五步。这样不断观查那些玻璃超出范围，超出的退回前步（每一步存盘一次，退回操作就可用调前次文件来实现），将其固定（不设为变量）。由于虚拟玻璃比实际玻璃敏感的多，会使色差得到极有效的控制。在变焦设计中由变焦引入的约束很多，它们干扰了象质的优化，这成为了变焦系统是否设计成功的关键。如何使这些约束条件的违背在自动设计中越变越小，从而使系统校正能力转移到象差设计中来，框架原理指明了方向。没有任何这方面的系统论述，要花精力去探讨这个问题，这就是灵感的引导，使我及早找到了变焦设计深入下去的钥匙．．．。

真诚的希望各位朋友，通过学习，把握灵感产生的瞬间，去享受它给你代来的惊喜！

我在“Zemax的超级应用”一贴中，指出了将它作为计算器应用的重大意义。在“数码镜头设计原理”变焦篇中，将Zemax的这一功能用到光学设计的各个环节中，从中可以体会出它的强大功能，至于提高计算功能的效率和自动化程度，将有赖于ZPL (Zemax程序编辑语言)的介入。我正在学习，待有了深入了解后，将在“数码镜设计原理”的语言篇中介绍。

各位网友，下面是“数码镜头设计原理”变焦篇(1)，这是入门教材，是根据

“ZEMAX_Tutorial(指导手册)”中关于变焦设计操作整理的，对用Zemax进行变焦设计还不熟习的同行有帮助。下面就是操作步骤与要点：

变焦设计操作

这是入门教材，是根据“ZEMAX_Tutorial(指导手册)”中关于变焦设计操作整理的，对用Zemax进行变焦设计还不熟习的同行有帮助。下面就是操作步骤与要点：

一变焦系统规格

13倍变焦：75，100，125 mm EFL

2光圈数：F/3，F/4，F/5

3玻璃组： BK7/F2

4透镜中心与边厚：最小值 2mm ，最大值 10 mm

5两透镜最小间隔：1 mm

6视场：图象高度的0.15，1.2，1.6

7波长：F，d，C

二系统设置

1 口径设置

2 结构设置

3 视场设置

是35mm 相机用

4 色光选择

5 变焦设置

5.1 变焦间隔设置

用F7分档设置各变焦位置，注意在分档设置时，半径是不能变的。再通过EFFL控制焦距替代。

(1)用Ctrl+Z 插入行。插入的行为不同变焦位置的间隔值输入位置。

(2)用编辑菜单的插入系统配置，插入列为指定的不同变焦灼位置。

结果入下图：

（3）在相应行，列输入可变间隔数据（包括象距）。

（3）第3，4间隔是光拦的两个侧面间距; 7面是空气间隔; 10面是象距。这些在变焦过程中都是变量。通过Ctrl+Z键可将它们在不同焦距状态下的间隔都设成变量（在优化前，它们是相同的，但优化时由于不同变焦位置处的焦距应达到的目标值不同，优化过程中将会自动调整）。

这样变焦的结构设置结果如下：

5.2 变焦参数设置

在上视窗中的第一行第一列，单击鼠标右键有下参数设置对话框：

操作数类项：

表面项：当选定厚度，就指厚度的顺序号。

应此该对话框对此变焦系统的操作数设置如下：

1> 操作数类项选THIC

2> 表面项选3，点击”OK”，上对话框自动关闭

3> 对变焦间隔的下面几行都仿上面操作，不过表面项分别是：4，7，10

三优化设置

1 优化函数设置

按F6键，选Tools\Defa进入优化函数制对话框：

以上各参数概念，说明如下：

●评价函数( )

ZEMAX 可以使用几种不同评价函数类型。默认评价函数通过使用四个基本选择来构建的，它们是：优化类型，数据类型，参考点，和综合方法。这些选择在下表中进行叙述。

✧优化类型的选择

✧数据类型的选择

✧参考点的选择

✧高斯积分法光线采样

Ringx 是采样的环带数，有：3，4，5，、、、、20。对于轴上点光线数量等于环带数量，

Arms 是采样的肩数：6，8，10，12，对于轴外的每一视场环带，在环带上等间距分布采样光线，其数量与肩数相等。

GQ 法则使用一些精心挑选的加权的光束来计算在入瞳面上的RMS 和PTV 像差。你应该根据你的系统存在的像差状态来选择环带和臂的数量。

确定正确的环带数量的一个简单的方法是先选择最小值，1。然后进入优化对话框记下评价函数。现在返回默认函数工具，选择两个环带。如果评价函数变化得很多，那么返回

默认函数工具，选择三，如此直到评价函数不再明显改变（可能是1%）。重复这个过程来

选择臂数（6 条臂差不多总是足够的）。选择比要求更多的环带和臂并不能改善优化结

果，它只会不必要地降低运算法则的速度。追迹更多的光线不能帮助你找到更好的解决方

案。

矩阵法光线采样

RA 法则追迹通过光瞳的一网格的光线。“网格”尺寸确定了被追迹的光线的数目，这“删除渐晕”选项（这也在后面的章节中介绍）允许将渐晕光线从光束中删除

2 在优化函数对化框中的设制

2.1 变焦配置置入

按F6，进入下对话框：

用Ctrl + Z 键可向后插入几行，再输入如下数据：参照zemax设计事例变焦距部分在下表２、4、6行target中加入焦距数据75、100、125，weight数据设为1。