ZEMAX的基本像差控制與優(yōu)化
hjY)W ; A(qy>x-BI ZEMAX已經(jīng)成為光學(xué)設(shè)計人員最常用的工具軟件了。光學(xué)設(shè)計中，描述和控制一個光學(xué)系統(tǒng)的初級像差結(jié)構(gòu)，通常使用軸上球差、軸向色差、彗差、場曲、畸變、垂軸色差、像散等像差參數(shù)。當(dāng)我們企圖更為詳細的描述和控制軸外指定視場、指定光束的像差結(jié)構(gòu)時，常常會使用軸外寬光束球差、彗差和細光束場曲等三個像差參數(shù)。然而，ZEMAX并不能像SOD88那樣直接引用相對應(yīng)的像差操作數(shù)來指定像差目標(biāo)大小，更沒有描述高級像差數(shù)的像差操作數(shù)，這些通常都需要設(shè)計者自行分析和定義。
Kj*:G!r0.: 描述和控制系統(tǒng)光束結(jié)構(gòu)的方法因習(xí)慣而有一定的差異，由于某些像差變量之間有某種相關(guān)性，而設(shè)置的優(yōu)化權(quán)重又可以不同，因此常常都能夠達到相同的效果，只是所計算的數(shù)學(xué)步驟不同而已。到底選擇多少個參數(shù)來描述一個系統(tǒng)，雖無統(tǒng)一規(guī)定，但是還是要因系統(tǒng)像差特性不同而區(qū)別選擇。經(jīng)驗表明，最少最準(zhǔn)確的參數(shù)描述量，能夠盡可能的提高優(yōu)化的效率，并且減少掉入效果較差的局部優(yōu)化的次數(shù)。經(jīng)驗豐富的工程師，輕車熟路，在這個環(huán)節(jié)上少走了很多的彎路，從而其設(shè)計效率和設(shè)計出來的產(chǎn)品品質(zhì)要比通常的設(shè)計人員有些得多，成功率高的多。
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筆者撰寫本文的目的就是企圖淺顯的探討光學(xué)設(shè)計中，ZEMAX中光學(xué)結(jié)構(gòu)的描述方法以及權(quán)重選擇的問題。這些都是筆者在設(shè)計當(dāng)中積累的經(jīng)驗，可能這個文章的論斷會由于經(jīng)驗的多寡有一定的局限性，所以希望讀者當(dāng)作參考，不要照搬。
:jljM(\ Klk[ h 一 基本像差描述和控制
\Y}nehxG@ 軸上球差LONA 和 SPHA
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,)}t LONA表示的是軸上物點指定波長，指定光束尺寸(光線對)的軸上成像交點到近軸焦平面之間軸向距離。這個定義和我們定義的軸向球差相同。光瞳尺寸(光束尺寸)在0~1之間，那么將追跡實際的光束匯交點計算軸向球差。
_#6ekl|% SPHA常用于指定面產(chǎn)生的像差數(shù)值。若不指定特殊面(取值為0)，則計算所有面產(chǎn)生球差總和。注意這個總合不是像差計算公式中的經(jīng)過各面逐個放大之后的加權(quán)和，而是代數(shù)和(有待讀者進一步驗證)。
{!7 ^ w 經(jīng)驗：當(dāng)選擇LONA控制不住球差時，同時加入SPHA操作數(shù)，設(shè)置合理的權(quán)重，可以將軸向球差進一步改善。
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