Zemax学习笔记（7）- 双透镜设计实例
1.简介2.设计要求3.设计步骤3.1 先设计一个单透镜观察一下3.1.1 设置3.1.2 分析3.1.3 优化3.2 在之前的基础上设置双透镜3.2.1 设置3.2.2 优化3.2.3 分析1.简介
一个双透镜包含两个镜片，通常而言是胶合的，因此他们有一个共同的曲率。但是Zemax无法模拟胶合，只能简单的表示两个透镜接触。
通过使用两个具有不同色散特性的玻璃，一阶色差可以被校正。
2.设计要求
F/4
焦距：100mm
光谱范围：可见光谱范围内
材料：BK7 SF1
3.设计步骤
3.1 先设计一个单透镜观察一下
3.1.1 设置
①新建一个Zemax文件，在系统选项-波长下启用两个新的波长，这样我们就有三个波长了。输入三个波长486,587,656nm，Zemax一般选用微米作为波长的单位。并将第二个波长选为主波长，如下图所示。
②设置系统孔径
孔径为f=100mm除以F=4得到孔径值为25mm。
在系统选型-系统孔径中设置入瞳直径为25.0mm
③在镜头数据窗口上插入新行并输入数据。
因为孔径值为25mm，合理的厚度为4mm。
假设透镜的前后曲率分别是100和-100。
同时要在焦点处设置像面的位置，因此输入第2面的厚度为100mm。如下图：
3.1.2 分析
观察像差
左边的ey，是Y方向的像差，也叫YZ面的，子午面的；右边的ex，是X方向的像差，也叫XZ面的，弧矢面的。
这个图中 光线特性曲线通过原点的倾斜表明了 有离焦的现象，从3.1.1图中也可以很明显的看出来。这是一个很明显的错误。主要是从靠近原点处的斜率太大看出来的。
可以通过第2面厚度Solve来解决。如下图，将固定类型改为边缘光线高度，并设置为0。这样可以使像面上的边缘光线高度变为0，达到消除离焦的目的。之后，2面的厚度也会自动发生改变。
可以看到，离焦问题得到了明显的改善。现在的主要像差的问题是球差。球差就是这样的：
3.1.3 优化
①设置自由变量
把如图所示的三个参数后标改为V即可。可以用离焦来补偿球差
② 定义评价函数
优化-评价函数编辑器
优化-优化向导
RMS 是计算（像面上）各光线与参考点（主光线或弥散斑几何中心）的均方根。
PTV 是计算（像面上）各光线与参考点（主光线或弥散斑几何中心）的峰谷差值（即最大最小值），在极少数情况下，均方根误差不如像差的最大程度重要。例如，如果所有光线都必须到达探测器或是光纤上的一个圆形区域内，此时PTV 可能是更好的标识成像质量。这一评价函数的类型致力于使峰谷值误差最小。但是，评价函数值并不是实际的峰谷值误差。
但这样可能是不够的，因为没有限制焦距。那么Zemax在计算的时候可能就会发现当像面在无穷远处得到的像是最小的，各种误差也是最小的。所以需要在评价函数里边加入EFFL（有效焦距）的限定。焦距目标设为100，权重设为1。
之后执行优化，选中自动更新，开始。
最终的优化结果。
3.2 在之前的基础上设置双透镜
3.2.1 设置
3.2.2 优化
①优化函数基本上跟之前一样，加上玻璃的最小最大厚度即可。
②设置自由变量
③ 执行优化
3.2.3 分析
我们已经减小了色差的线性项，二阶色差开始占优势，因此看到光线光扇图像抛物线形状。
