Zemax入门基础之优化

Zemax问题集

第五章

优化

(Optimization)

已知透镜的孔径、厚度、曲率半径皆为固定，可是边缘厚度希望为零，现在我将suf设在2和3之间，target设零，weight设100，但我发现我没有变量，不能优化，所以将厚度0.8设为变量去跑优化，没想到透镜厚度变更宽，MXEG似乎没用。请问可以在不跑优化，也就是不设罝merit function的情形下，将透镜边缘厚度改为零吗？

Answer：

可以在不跑优化，也就是不设罝merit function的情形下，将透镜边缘厚度改为零：具体做法是在thickness上按右键，用solve进行Edge thickness 的设罝。或者您也可以试着使用ETVA(edge thickness value)这个操作数。

如何使Spot Diagram中的RMS&GEO变小?

Answer：

在Merit Function中提供几个命令来Follow您Default的内容来做Spot Size的优化，分别是RSCE、RSCH、RSRE、RSRH，您需根据您所Default的参考依据来选择其中一个命令来使用，如Centriod、Chief Ray、Ring、Grid...etc。

Question 3：

在优化过程中，如何定义在不同Pupil的地方，其Longitudinal Aberration曲线可以依照自己的意思跑吗？

Answer：

当在使用AXCL和LACL等命令时，无法使用Hx、Hy、Px、Py来控制实际光线所走的路径，此时会是一类型似默认的方法来达到优化，通常在Pupil的0.8处有交点，但若当您使用REAY等命令时，您可在Py的地方给定0~1的值，即代表您希望在Pupil上的某个点所出射的光线其Longitudinal Aberration会最小，即可在不同的Pupil处依您的意思去做优化。

如何使用ZEMAX的功能来分析镜头的TV Distortion?

Answer：

关于TV Distortion的分析同样可使用ZEMAX的分析功能，分析功能在Anaylsis->Miscellaneous->Field Curv/Dist和Grid Distortion。Field Curv/Dist图表的右半边为Distortion的百分比曲线，其与Grid Distortion的图表为相对应的关系，即左图的百分比愈大时，右图的方格将变形，而TV Distortion可能是因格子等比例放大时，虽然是失真，但由于等比例放大，所以图像整体看起来还是没有变形的，此时在百分比曲线中，看起来是线性的。

当然，这是要根据您所要设计的TV Distortion规格来对镜头做设计，您可在Merit Function中，选择适当的优化操作数，如DISG、DIST、DIMX...etc，来做优化。在下图中，是以DISG来定出当要求最大场点失真为10%时，然后对镜头优化出一线性关系，以上描述，为提供您在做TV Distortion分析时的参考。操作分式则与您在使用Merit Function对镜头做优化时的方法相同。

请问在ZEMAX中，有那些优化操作数可针对不同的非球面系数项下不同的权值?

Answer：

您可使用的优化操作数有PMGT、PMLT、PMVA、COGT、COLT、COVA…等，来针对不同的非球面系数项下不同的权值，说明如下：

PMGT：限制非球面系数项大于Target值，并可下权值。

PMLT：限制非球面系数项小于Target值，并可下权值。

PMVA：限制非球面系数项等于Target值，并可下权值。

COGT：限制Conic系数项大于Target值，并可下权值。

COLT：限制Conic系数项小于Target值，并可下权值。

COVA：限制Conic系数项等于Target值，并可下权值。

由于非球面系数项是定义在LDE的Parameter栏中，所以您会发现在选用PMGT, PMLT, PMVA时，会要求您键入非球面系数项所对应的Parameter栏，之后您即可针对不同的系数项给定不同的权值以达到您的需求。

Question 6：

在ZEMAX中，如何利用Default Merit Function来同时对系统的两个表面做Spot Size最小化的优化? Answer：

当您建好20个表面系统的前10个表面，Default Merit Function的参考选择RMS、Spot Radius、Centroid 时，会以数个TRAC的操作数来默认您的Merit Function，之后您可在MFE中的Tools->Save，把您目前的MF存成A.mf，现在您要做的一件事情，就是利用Wordpad或记事本去开启A.mf，然后把所有的"TRAC 0"置换成"TRAI 10"，因为TRAI可以控制中间面的图像质量，然后再加上后面的10个表面，再重新Default一组MF来控成像面(Sur 20) 的质量，然后再把您刚刚所修改的A.mf中的所有"TRAI 10"贴到后来所Defult的MF之后，这样一来您即可在20表面的系统中同时做两个表面的Spot Size最小化优化。

在ZEMAX中，要如何设罝系统为像方的远心(telecentric)系统?

Answer：

您可以使用优化操作数RANG来达成。藉由控制主光线在与成像面的夹角为0 (Hx=0, Hy=1, Px=0, Py=0)，这意谓主光线(Chief Ray)会平行光轴，也就是出瞳的位置为无穷远。我们可以运行优化来使系统达成远心系统，但前提是要有足够的变数(曲率和厚度) 来达成远心条件的设计。物方的远心系统可运用相同的技巧。

我们以ZEMAX的例子Cooke 40 degree field.zmx来做示范：

1.将原先Fixed的Semi-Diameter栏改为Automatic。

2.设罝优化操作数RANG以及Default Merit Function为RMS、Spot Radius、Centroid。