Zemax光学设计实例（55）---一个0.75X能量转换无焦光学系统

导论：

显微镜中使用的能量转换无焦光学系统，安装在转塔上可以旋转。

一个双胶合透镜与普通显微物镜组合，使出射光成平行光，这就构成了能量转换系统，然后，光束传播到另一个双胶合透镜，由目镜观察。

能量转换系统的透镜设计要使光束通过两个透镜（单位光焦度），这些透镜可以旋转到对应的位置。

设计一个0.75X的能量转换无焦光学系统，入瞳直径0.59in。

ZEMAX仿真：

（1）系统建模：

由设计要求，在“Units”的“Lens Units”选择“inches（英寸）”。如下图：

在孔径类型中选择“Entrance Pupil Diameter”，输入0.59，Apodization Type选择“Uniform”。

如下图：

在Field Data里，选择“Angle（Deg）”，输入0，如下图：

在波长设定对话框中，输入0.546um，0.640um，0.480um，0.590um和0.515um五个波长，0.546um为主波长，权重为1，其他4个波长的权重如下图：

然后将初始结构数据都输入到LDE中，如下图：

然后查看下初始2D Layout，如下图：

（2）系统优化：

打开MFE，选择“Tools-Default Merit Function”，在评价函数设置对话框中，选择默认的评价函数构成为“RMS+Spot Radius+Centroid”。“Rings”选项为“3”， “Arms”选项为“6”。

增加以下操作数：

PARY操作数，指定第7面的y向坐标，Py=1；

PARY操作数，指定第2面的y向坐标，Py=1；

DIVI操作数，指定第1个操作数和第2个操作数相除，目标值1.333，权重10；

TTHI操作数，用于监控第2面到第6面的厚度；

OPLT操作数，控制第4个操作数小于1.4，权重1。

CTGT操作数，控制第4面的中心厚度大于0.78，权重1；

MNEG操作数，控制第2面至第6面的最小玻璃边缘厚度，目标值是0.06，权重10；

MNCG操作数，控制第2面至第6面的最小玻璃中心厚度，目标值是0.05，权重10；

MXCG操作数，控制第2面至第6面的最大玻璃中心厚度，目标值是0.3，权重1。

如下图所示：

打开LDE，将第2面至第7面的半径，第2面和第6面的厚度设置为变量，如下图所示：

点击OPT开始优化。

查看优化后的2D Layout：

波前图，如下图：

Ray Fan图：

MTF图：