CODEV設(shè)計(jì)優(yōu)化實(shí)例

1、七、CODE V設(shè)計(jì)優(yōu)化實(shí)例七、與ZEMAX使用同樣的實(shí)例進(jìn)行優(yōu)化，并與其進(jìn)行對(duì)比。1、設(shè)計(jì)的要求1物距l(xiāng)=-g2全視場(chǎng)2 3=40；3 入瞳直徑8=16mm；4 焦距 f、=160mm；5鏡片厚度為 d2=5.39mm, d4=6mm；6全視場(chǎng)內(nèi)彌散圓直徑小于0.02mm (20um)。3優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程與結(jié)果1將原始數(shù)據(jù)輸入到CODE V追跡使用New Lens Wizard新建鏡頭向?qū)?。使用空白鏡頭do you want Io Irom?Cj CODE LensC Patenl Lbh&廣 Mii Favoriles忑更雙.磷二輸入入瞳直徑16mm輸入入瞳直徑16mm輸入工作波長(zhǎng)10.6pm

2、輸入視場(chǎng)全視場(chǎng)20 , 0.7視場(chǎng)14 , 0視場(chǎng)0輸入結(jié)構(gòu)參數(shù) Lens Data MansaerSurface #SurfaceSurfaceNameTypeY RadiusThiDkneESGlassRefract ModeDbjectSphereInfinityInfinityRefradElopSphereInfinity2-.0：0：Refrad2Sphere31.21105.390D3.28OO:ED.ORefraci3Sphere3：,0：0：1,5：0：RsfradiSphere-167.00001對(duì).聞口才3.13： 0: EO CPsfradSpherePefradima

3、geI1PIRInfinityOH IIr 力獷End Of Dala由于CODE V中沒(méi)有GAAS這種玻璃所以在這里使用折射率與阿貝數(shù) 來(lái)代替實(shí)際玻璃，由ZEMAX的Dispersion Diagram 查得 GAAS在 10.6pm處的折射率為3.28,但在glass map中沒(méi)有GAAS的阿貝數(shù)，所 以在這里使用替代法找出最接近的阿貝數(shù)，由ZEMAX該鏡頭的初始結(jié) 構(gòu)求解最后一面到像面的距離為134.442752,使用替代法使阿貝數(shù)從 10增加到70發(fā)現(xiàn)在阿貝數(shù)等于60時(shí)CODE V求解最后一面到像面的 距離為141.447最為接近，所以在這里使用3.28： 60作為虛擬玻璃來(lái)代 替 G

4、AAS。對(duì)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行分析得由兩圖可以看出兩種鏡頭的像差曲線近似但不完全相同，所以不能使用 兩者進(jìn)行比較。2改變系統(tǒng)焦距為160mm；使用Edit-Scale改變焦距：輸入目標(biāo)焦距160。|5tdtep iEdnlini DdkLWI! US胖 Bcdfa Ellactihi Feed Lai#廣弓心口七心5砂廣dd111Tl Jpk廣 Eciifa EiIieIyh Feed L|5tdtep iEdnlini DdkLWI! US胖 Bcdfa Ellactihi Feed Lai#廣弓心口七心5砂廣dd111Tl Jpk廣 Eciifa EiIieIyh Feed Lirih Maria

5、n產(chǎn)SiMfe西僮ft值fi：Sul,亡 Rt。F|fL pi三10.三SL-Jtvu ist.tanei匚4+1結(jié)果MLwOtttiSd而EBS3Sud心NsmsSufrfLfr1WYRMbjsThicknpaiPIMii”bifefilji描iInftiity 3B. 37111Reri-iOStfl7JJ12匯 33町電 Q做 h45 犯車I 94B4Ril204.971356323值KlUPel/3?E1BaZ2ffi=jIf小野ilDOOORabEnd Of0-jUser-DeFined and DefaultsEFL; 160,0000 EPD; 16.0000 |L可以看出焦距為

6、160mm但它并沒(méi)有像ZEMAX 一樣改變了入瞳仍是 16mm,由于縮放兩鏡片厚度也發(fā)生了變化所以將厚度改為5.39mm， 6mm。但這時(shí)焦距又發(fā)生了變化，所以要通過(guò)改變鏡片的曲率半徑來(lái)改 變焦距，這就要使用到CODE V的優(yōu)化3優(yōu)化CODE V的優(yōu)化，與ZEMAX近似CODE V使用誤差函數(shù)(CODE V error function)對(duì)鏡頭進(jìn)行數(shù)值化評(píng)價(jià)，優(yōu)化過(guò)程如下由以上設(shè)置完成了A：初始設(shè)計(jì)設(shè)置，B：由于只要改變焦距設(shè)置一個(gè) 面的曲率半徑為變量即可，已為了控制焦距所以添加Constrain the effective focal length (EFL)為160mm，D優(yōu)化。結(jié)果如下E

7、FL: 160.0000 |EPD: 16.0000 |Use Zi Plc觀察像差曲線TANGENTIALSAGITTALNew lens from CVMACR O:cvnewlens.seqRAY ABERRATIONS (MILLIMETERS)17-Apr-06可知系統(tǒng)存在較大的彗差所以下一步要對(duì)彗差進(jìn)行優(yōu)化4彗差的優(yōu)化在Specific Constraints加入彗差優(yōu)化項(xiàng)目(保持EFL優(yōu)化選項(xiàng)不變), 使用最小值權(quán)重選100，目標(biāo)值為0。優(yōu)化結(jié)果如下TANGENTIALSAGITTALNew lens from CVMACR O:cvnewlens.seqRAY ABERRATI

8、ONS (MILLIMETERS)18-Apr-06由于焦平面的位置選取對(duì)成像效果有很大影響，使用離焦觀察點(diǎn)列圖使 像差及彌散斑最小得到如下史界TicTANGENTIAL- - -史界TicTANGENTIAL- - -SAGITTALX-xNew lens from CVMACR O:cvnewlens.seqRAY ABERRATIONS (MILLIMETERS)18-Apr-0 6RMS直徑分別為RMS直徑分別為0.13842E-01由此可知三個(gè)視場(chǎng)的RMS半徑都小于0.01mm,并可看出幾何彌散斑半徑 基本在0.02mm內(nèi)只是三視場(chǎng)的彌散斑較大，由兩圖可看出彌散斑過(guò)大 的主要原因是二

9、、三視場(chǎng)的像散。所以下一步要添加像散優(yōu)化函數(shù)。 5像散的優(yōu)化像散是子午光線和弧矢光束焦點(diǎn)的差。從Analysis-) Third Order Aberration中可以觀察到。如下Ney lens :f rnm CVWACRO: cvnevlens-seqPnsitinn 1. avelength 1D60D.0 NilSiTCOTiSSA.3PTBDSTX7LXTPTZ3TOfl.DOODOOD.ODOODflO.OODOOD0.DflODOOD.DOODOOD.ODaODOO-OODOODa.DOODOQ,ODOODO20.1021,74D.5D58422.15125D1.5947351.

10、3164782.631733O-OODOODa.DOODOQ0.0155203-0,D737S6-0,393656-1.052019-1,4:09396-1,187S91-2,3659O-OODQOO0.000000-0,01007*-0.0000620,002192LL1571170.1793730.190351-2,390775LlBOLinil：lD：l0.DOOOOOD.002245S-0, D55760-0.12665-UH570S-0.395969-0,3 6.5011-D,299B0LlBOLinil：lD：l0.DOOOOO-D.00305SUM-0,0,000012-O.QO

11、2936-0.031296-Da05777LlBOLinil：lD：l0.DOOOOO-OJZIOOSIJ從TAS (-0.002336)與SAS (-0.031296)之間相差較大，而通過(guò)觀察 場(chǎng)曲圖，如下New lens_from CVMACRO:cvnewlen0SpseqT比S更接近于理想狀態(tài)，所以在 Automatic Design-) Specific Constraints 中加入 Third Order Sagittal Astigmatic Blur (后面簡(jiǎn)稱SAS)設(shè)目標(biāo)值為-0.003權(quán)重為1,優(yōu)化得由圖可以看出優(yōu)化 SAS影響到了 TAS,觀察三級(jí)像差發(fā)現(xiàn) TAS為0

12、.024763SAS-0.022402,所以添加 Third Order Tangential AstigmaticBlur （后面簡(jiǎn)稱TAS）優(yōu)化，選擇目標(biāo)值為-0.02,權(quán)重為1，優(yōu)化得由圖可知SAS的效果仍不理想，改變目標(biāo)值為-0.02,優(yōu)化，通過(guò)不斷 的改變TAS與SAS的目標(biāo)值與權(quán)值，使ST曲線接近使三視場(chǎng)的橫向與口 一口口，1. DOJ . PL U.a -LJ.L U L,口 一口口，口.Mu. 口 一口口，1. DOJ . PL U.a -LJ.L U L,口 一口口，口.Mu. 口口口/L 4 . C u CL皿 D. DO 0. QDO DGO-OODODDEICiCXJS

13、INGRMS直徑分別為 0.13269E-01MM 0.86821E-02 MM 0.85855E-02 MM 由此看出光線是很集 中的都在0.014mm 內(nèi)。Nev letis fEom UVHTKRD: uvmwLenm-m君q6畸變的優(yōu)化7與ZEMAX的優(yōu)化結(jié)果比較7與ZEMAX的優(yōu)化結(jié)果比較從圖中可知CODE V優(yōu)化出的結(jié)果與ZEMAX近似但RMS半徑要小得多近 ZEMAX的一半尤其是全視場(chǎng)的光線更加集中。吊?行一鏟即12 qi.W Et-WH-FJSPMTH. WEQl&JT i-吊?行一鏟即12 qi.W Et-WH-FJSPMTH. WEQl&JT i- J* EltLES 住 DLUtnEP.a由MTF圖可以看出兩種結(jié)果在9lp/mm時(shí)衰減為0,這與OSLO給出 的結(jié)果一樣但我認(rèn)為這樣是不對(duì)的，彌散斑在0.02mm內(nèi)則MTF圖應(yīng)在