实验11111

光学软件实验报告

班 级： 12051041 姓 名： 辛贺 学 号： 1205104145

实验一 单透镜设设计

单透镜系统参数 EPD=mm F/#=10

FFOV=10 degree Wavelenggth 0.587um Material BK7

Best RMS Spot Radius 实验步骤

一．单透镜系统参数 1. 点击sysem>>General

选择Aperture Type为EPD，大小输入20mm

2. 点击打开市场对话框：System>>Fieds

本例中单透镜要求10度全视场，我们只需要5个半视场，采用三个视场点：0，3.5，5.

3. 打开波长对话框设置波长：System>>Wavelengths,输入d光波长0.587.

二．镜初始结构

单透镜有两个面组成，我们需要在透镜数据编辑器上再输入一个透镜，将光标放在桌面上，点击键盘上的Insert键在像前插入一个表面，在第一个面的glass栏输入透镜材料BK7，表示这个面和这个面之间的材料为BK7

要求的透镜F/#=10,它表示焦距与入瞳直径的比值为10.通常直接在最后一个光学面的曲率半径上设置F/#的求解类型，选择F/#=10

可得到以下初始系统，虽然看不到透镜形状，却能看到系统目前的聚焦状态：

三．单透镜的变量与优化目标

在需要优化的参数栏上点击键盘的Ctrl+Z组合键，便可以将这个参数设置为变量；

评价函数用来评价系统优化目标的好坏，单透镜中我们只需要优化到最小的光斑即可。按下F6打开评价函数编辑器；

如上图设置我们直接点击便自动插入系统的评价目标操作数：

点击：Tool>>Optimization>>Optimization打开优化对话框

打开3d layout图

优化出来的透镜非常厚，对实际加工是不合理的。

我们来修正评价目标，将透镜厚度条件加入到评价函数中。设置透镜最小中心和边缘厚度为2mm，最大厚度为10mm。

重新优化后的3d图

在透镜结构合理后，来看单透镜的成像效果，快捷键Spt；

光斑逐渐变大，为了改善这种情况，我们分析系统发现，在设置初始结构时，我们使用了一个边缘高度求解类型，这就限制了像面只能在近轴焦平面处，所以极大地限制了光斑的优化。

我们将光标置于地二表面的厚度栏上，按下键盘上的Ctrl+Z键，将求解类型改为变量，在重新优化后光斑变为35um，14um，47um，有了稍微的提高

调整视场来继续优化，通过改变光栏的位置来改变不同视场的光线与透镜的高度。 在第一个表面前面插入一个新的表面，在新的表面最左边一栏中点右键打开表面属性对话框，将这个表面设置为新的光缆面，将这个表面的厚度设置为变量：

这样就把视场光栅移到了镜片的外部，通过再次优化，不同视场在透镜上的高度被重新分配，从而可以较好的校正轴外视场的像差；

优化后三个视场的光斑大小变为：16um，13um，21um，相比之前的35um，14um，47um有了较大的提高。但此时透镜比之前的口径变大了。另外，光阑远离透镜还会引起较大的畸变，目前的系统变化前后畸变像相差10倍左右。