CODEV设计优化实例

1、七、CODE V设计优化实例七、与ZEMAX使用同样的实例进行优化，并与其进行对比。1、设计的要求1物距l=-g2全视场2 3=40；3 入瞳直径8=16mm；4 焦距 f、=160mm；5镜片厚度为 d2=5.39mm, d4=6mm；6全视场内弥散圆直径小于0.02mm (20um)。3优化设计过程与结果1将原始数据输入到CODE V追迹使用New Lens Wizard新建镜头向导。使用空白镜头do you want Io Irom?Cj CODE LensC Patenl Lbh&广 Mii Favoriles忑更双.磷二输入入瞳直径16mm输入入瞳直径16mm输入工作波长10.6pm

2、输入视场全视场20 , 0.7视场14 , 0视场0输入结构参数 Lens Data MansaerSurface #SurfaceSurfaceNameTypeY RadiusThiDkneESGlassRefract ModeDbjectSphereInfinityInfinityRefradElopSphereInfinity2-.0：0：Refrad2Sphere31.21105.390D3.28OO:ED.ORefraci3Sphere3：,0：0：1,5：0：RsfradiSphere-167.00001对.闻口才3.13： 0: EO CPsfradSpherePefradima

3、geI1PIRInfinityOH IIr 力犷End Of Dala由于CODE V中没有GAAS这种玻璃所以在这里使用折射率与阿贝数 来代替实际玻璃，由ZEMAX的Dispersion Diagram 查得 GAAS在 10.6pm处的折射率为3.28,但在glass map中没有GAAS的阿贝数，所 以在这里使用替代法找出最接近的阿贝数，由ZEMAX该镜头的初始结 构求解最后一面到像面的距离为134.442752,使用替代法使阿贝数从 10增加到70发现在阿贝数等于60时CODE V求解最后一面到像面的 距离为141.447最为接近，所以在这里使用3.28： 60作为虚拟玻璃来代 替 G

4、AAS。对光学系统进行分析得由两图可以看出两种镜头的像差曲线近似但不完全相同，所以不能使用 两者进行比较。2改变系统焦距为160mm；使用Edit-Scale改变焦距：输入目标焦距160。|5tdtep iEdnlini DdkLWI! US胖 Bcdfa Ellactihi Feed Lai#广弓心口七心5砂广dd111Tl Jpk广 Eciifa EiIieIyh Feed L|5tdtep iEdnlini DdkLWI! US胖 Bcdfa Ellactihi Feed Lai#广弓心口七心5砂广dd111Tl Jpk广 Eciifa EiIieIyh Feed Lirih Maria

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

6、160mm但它并没有像ZEMAX 一样改变了入瞳仍是 16mm,由于缩放两镜片厚度也发生了变化所以将厚度改为5.39mm， 6mm。但这时焦距又发生了变化，所以要通过改变镜片的曲率半径来改 变焦距，这就要使用到CODE V的优化3优化CODE V的优化，与ZEMAX近似CODE V使用误差函数(CODE V error function)对镜头进行数值化评价，优化过程如下由以上设置完成了A：初始设计设置，B：由于只要改变焦距设置一个 面的曲率半径为变量即可，已为了控制焦距所以添加Constrain the effective focal length (EFL)为160mm，D优化。结果如下E

7、FL: 160.0000 |EPD: 16.0000 |Use Zi Plc观察像差曲线TANGENTIALSAGITTALNew lens from CVMACR O:cvnewlens.seqRAY ABERRATIONS (MILLIMETERS)17-Apr-06可知系统存在较大的彗差所以下一步要对彗差进行优化4彗差的优化在Specific Constraints加入彗差优化项目(保持EFL优化选项不变), 使用最小值权重选100，目标值为0。优化结果如下TANGENTIALSAGITTALNew lens from CVMACR O:cvnewlens.seqRAY ABERRATI

8、ONS (MILLIMETERS)18-Apr-06由于焦平面的位置选取对成像效果有很大影响，使用离焦观察点列图使 像差及弥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直径分别为RMS直径分别为0.13842E-01由此可知三个视场的RMS半径都小于0.01mm,并可看出几何弥散斑半径 基本在0.02mm内只是三视场的弥散斑较大，由两图可看出弥散斑过大 的主要原因是二

9、、三视场的像散。所以下一步要添加像散优化函数。 5像散的优化像散是子午光线和弧矢光束焦点的差。从Analysis-) Third Order Aberration中可以观察到。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从TAS (-0.002336)与SAS (-0.031296)之间相差较大，而通过观察 场曲图，如下New lens_from CVMACRO:cvnewlen0SpseqT比S更接近于理想状态，所以在 Automatic Design-) Specific Constraints 中加入 Third Order Sagittal Astigmatic Blur (后面简称SAS)设目标值为-0.003权重为1,优化得由图可以看出优化 SAS影响到了 TAS,观察三级像差发现 TAS为0

12、.024763SAS-0.022402,所以添加 Third Order Tangential AstigmaticBlur （后面简称TAS）优化，选择目标值为-0.02,权重为1，优化得由图可知SAS的效果仍不理想，改变目标值为-0.02,优化，通过不断 的改变TAS与SAS的目标值与权值，使ST曲线接近使三视场的横向与口 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直径分别为 0.13269E-01MM 0.86821E-02 MM 0.85855E-02 MM 由此看出光线是很集 中的都在0.014mm 内。Nev letis fEom UVHTKRD: uvmwLenm-m君q6畸变的优化7与ZEMAX的优化结果比较7与ZEMAX的优化结果比较从图中可知CODE V优化出的结果与ZEMAX近似但RMS半径要小得多近 ZEMAX的一半尤其是全视场的光线更加集中。吊?行一铲即12 qi.W Et-WH-FJSPMTH. WEQl&JT i-吊?行一铲即12 qi.W Et-WH-FJSPMTH. WEQl&JT i- J* EltLES 住 DLUtnEP.a由MTF图可以看出两种结果在9lp/mm时衰减为0,这与OSLO给出 的结果一样但我认为这样是不对的，弥散斑在0.02mm内则MTF图应在