ZEMAX卡塞格林透镜组结构设计——光学设计学习笔记2

最新推荐文章于 2025-03-19 10:57:34 发布

原创最新推荐文章于 2025-03-19 10:57:34 发布 · 6.1k 阅读

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本文是ZEMAX光学设计学习笔记的第二部分，详细介绍了如何设计卡塞格林透镜组，包括设定设计目标、优化过程、3D布局展示、象质评价和公差分析。通过对Wavefront Map、MTF、点列图和特性曲线的分析，评估了透镜组的成像质量和公差容忍度。

工作波长：可见光；
焦距100mm、相对孔径D/f’=1/5、视场角2°；

（1）设置孔径（D=1/5*f=20mm）、视场（0、0.707、1）和波长（F，d，C可见光）
（2）建立初始结构
（3）设置变量
（4）优化
（5）样板分析
（6）公差分析

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找到zemax"analysis"中的“reports”选项，选择“prescription data”，可以得到详细的系统结构参数以及光学特性参数，通过在设置中可以选择自己想要看到的各种参数。
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各表面的曲率半径、厚度、口径以及之间的距离:

（可以查看PV值和RMS均方根值，一般要求PV值小于四分之一波长，RMS值小于十四分之一波长）
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（横坐标为空间频率，单位是每毫米线对数，截止空间频率就是该系统的分辨极限；曲线与坐标轴所围成的面积表示该系统对比度的大小）
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（可查看每个视场的均方根半径和几何半径大小，通过设置可以和艾里斑（黑色圈）作比较；可以根据点列图看每个视场存在的像差）
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（表现系统的综合误差）
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在选择玻璃库为CDGM（成都光明）的前提下，首先将半径、厚度、镜面之间间隔设置为变量（注意并不一定需要将全部都设置，需要考虑某些面为平面等因素）；然后选择“template fitting”选项，选择“best to worst”方法进行样板匹配，得到样板匹配结果和样板列表。
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样板匹配结果：

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与套样板之前相比，成像质量没有明显下降
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公差分析包括敏感度分析、蒙特卡洛分析、反敏感度分析。在ZEMAX中选择“tolerance data editor”选项，设置公差函数，也可以选择’tolerance wizard"选择默认的公差函数，然后点击“tolerancing”，对弹出的对话框进行设置。
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下图分别为敏感度分析准则和分析结果，以均方根（RMS）半径为标准：
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下图为蒙特卡洛分析结果，蒙特卡洛循环数取1000，注意这里的大于符号并不表示大于，不需要纠结这个，在50%处，表示RMS不低于0.003的良品率略低于50%，注意最终的RMS值并不一定要比名义值小，需要根据实际的设计要求:
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