CODE V设计优化实例.docx

七、CODE V设计优化实例与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=-K2〉全视场2 3=40°；3〉入瞳直径巾=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 wanl lu 阳t Iee?Cj CODE VS.amp(e LensC Patenl Len& 广 M^i Favorites输入入瞳直径16mm输入工作波长10.6pm输入视场全视场20 °, 0.7视场14 °, 0视场0■ Lens Db 怙 ManaasrSurface #SurfaceNameSurfaceY RadiusThickneESGlassRefractModeDtjectSphereInfinityInfinityRefradElopSphereInfinity2-.0：0：Refrad2Sphere31.2110z.3：0：3.28OO:ED.ORefrad3Sphere3：.0：0：1.5：0：Rsfrad1Sphere-157 .S：0：3.2800:EO.0RefradESphere141447DS

对光学系统进行分析得New lens from CVMACRO：cvnewlens seq貼購］&（曳|'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160p" iE^dnlini DdkL 名 u 止 m E*«da 广 W 诃eQ、t«lLefiffh广 r^d li«4>応 Bciik Elhriivii Feed LviMi广 匕虫Eilecfi注FZLeiiM吃阳gri广 Eciifa EiIieIyh Feed L«i[rih ^'Marian广 伽:Sul^eR^# F|«fL |Skp 三] To： liraai* 三IS£-J4V^i£ate | [:亠：*! |结果MLwOttti&jrfsps QSufrfi.friwYRMbjsThicknpaiPGIsiseIrfiilr bifefilji 冏iIrAiity 3B. 37111 Reri■iostn ?JD12 ajsanffio 树■45 4E^ I 94B4 R«i■204.9713 77豳S 323如60』Rei”3?如 1BaZ2ffi=jilDOOO RabEnd iMDsksUser-DeFined and Defaults EFL; 160,0000 EPD; 16.0000可以看出焦距为160mm但它并没有像ZEMAX —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，C：为了控制焦距所以添加Cons train the effective focal length (EFL)为 160mm，D优化结果如下EFL: 160.0000EPD: 16.0000Use 以 Pic观察像差曲线TANGENTIALSAGITTALNew lens from CVMACRO: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 Cons train ts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 CVMACRO:cvnewlens.seqRAY ABERRATIONS (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哄界:TlffMTANGENTIALSAGITTAL\4” °、New lens from CVMACRO:cvnewlens.seqRAY ABERRATIONS(MILLIMETERS)18-Apr-0 6RMS直径分别为0.13842E-01MM、0.12310E-01 MM、0.17120E-01 MM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、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 :frnm CVWACRO:匚vneitJ.皀2-耳rqPosit inn 1^ ¥ave length « 1D60D.0 TfHSiTCOTiSSA.3PTBDSTX7LXTPTZ3TOfl.DOODOOD.ODOODflO.OODOOD□.DflODOOD.DOODOOD.ODaODOO-OODOODa.DOODOQ□.ODOODO20.1021*7 4D.5D58422.15125D1.5947351.3164782.63173^3O-OODOODa.DOODOQ0.0155203-0.D737S6-0,393656-1.052019-1.109396-1.107594-2.413659o.aoDOOd0.000000-0,01^007电-0.0000620,0021920.1571170.1792730,190351-2,390775LiBOi：ini]i：iD：ia.doooooD.002245S-0. D5570O-0.12^665-0^5700-t-0.395969-0,3 6.5011-D.29^9B0LiBOi：ini]i：iD：ia.dooooo-D.00^305SUM-0. D27-t240,000012-O.QO2936-0.091396-Da0^5777-3.4976B7LiBOi：ini]i：iD：ia.dooooo-OJJOOS^iJ从TAS(-0.002336)与SAS (-0.031296)之间相差较大，而通过观察 场曲图，如下ASTIGMATICFIELD CURVES)f-06T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0.024763SAS-0.022402,所以添加 Third Order Tangential Astigmatic Blur（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IC'TJO.OD,. 1. DOJ . PL U.a -LJ.L U Jua.DD^ D. fi9u. Dij。

』L 4 . C u ”a.OO, D. DO0. QDO DG□・OODODDEICiCXJSING由左边的点列图可以 看出一、二视场的弥 散斑半径均小于 0.02m m，三视场的弥 散斑半径也小于 0.02mm但由于像散 使弥散斑略超出要求 的半径，并且由于畸 变使光线中心发生偏 移RMS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 from Ri^s c™&i?Lens. seq6〉畸变的优化添加畸变优化操作数进行优化，但效果使弥散斑变大，所以保持上 一步为最终优化结果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用.7宀用.'..?「■_■.J片 uzrLi l"!TAna.DIz,£ qi.W Egb+TP'EHG MWWfl ITTKt：J.W也皿鸟 2 气士L JL [■QIFTG4JPflni*-r 1 OF 1.P SPMTH. WEQLEiX i- ]J? 作 iDLUtnEP.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25pl/mm时mtf>0.5。

但在这里9lp/mm时就已经为0 了再看PSF点扩散函数图，如下LM-WNew lens from CVMACRO:cvnewlens.seq可见点光源的衍射半径非常大，这使光能变得非常不集中，从包围圆能量图也可以看出在 0.01mm 半径范围内的能。