CODE_V设计优化实例.doc

1、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=-；2 全视场 2=40；3 入瞳直径 =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。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。使用空白镜头输入入瞳直径 16mm输入工作波长 10.6m输入视场全视场 20 ，0.7 视场 14 ，0 视场 0 。输入结构参数由于 CODE V 中没有 GAAS 这种玻璃所以在这里使用折射率与

2、阿贝数来代替实际玻璃，由 ZEMAX 的 Dispersion Diagram 查得 GAAS 在10.6m 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 GAAS。对光学系统进行分析得15:04 17-Apr06Newlns fromCVMRO:cve.

3、q RAYBERATIONS(ILETS)106.0 NM-0.1648 0.1648-0.1648 0.16480.RELATIVFID HG(0)O -0.16480.1648-0.1648 0.16480.69RELATIVFID HG(140)O -0.16480.1648-0.1648 0.1648TANGEIAL1.0RELATIVSAGITLFID HG(2)O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。结果可以看出焦距为 160mm 但它并没有像 ZEMAX

4、 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，C：为了控制焦距所以添加Constrain the effective focal length (EFL)为160mm，D优化。结果如下观察像差曲线15:21 1

5、7-Apr06Newlns fromCVMRO:cve.q RAYBERATIONS(ILETS)106.0 NM-0.31 0.31-0.31 0.310.RELATIVFID HG(0)O -0.310.31-0.31 0.310.69RELATIVFID HG(140)O -0.310.31-0.31 0.31TANGEIAL1.0RELATIVSAGITLFID HG(2)O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14:3

6、6 18-Apr06Newlns fromCVMRO:cve.q RAYBERATIONS(ILETS)106.0 NM-0.4826 0.4826-0.4826 0.48260.RELATIVFID HG(0)O -0.48260.4826-0.4826 0.48260.69RELATIVFID HG(140)O -0.48260.4826-0.4826 0.4826TANGEIAL1.0RELATIVSAGITLFID HG(2)O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15:270 18-Apr06NewlnsfomCVMROcv.q RAY

7、BETIS(LE)106. NM-29 0.29-029 0.290.RELATIVFD HG()O-0.29- 0.290.6RELATIVFD HG(14)O- 0.29- 0.29TANGEIL1.0RELATIVSGTALFD HG(2)ORMS 直径分别为 0.13842E-01 MM、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

8、点的差。从 Analysis-Third Order Aberration 中可以观察到。如下从 TAS（-0.002336）与 SAS（-0.031296）之间相差较大，而通过观察场曲图，如下21:03 ASTIGMCFELD URVSNE(deg)ST20.15.2710.35.20-0.8-0.40.0.40.8FOCUS (MILETRS)DISTORNAGLE(deg)20.15.2710.35.20-5.0-2.50.2.55.0%DISTORNNew lnsfromVAO:cvnewlsq -Apr6T 比 S 更接近于理想状态，所以在 Automatic Design-Spec

9、ific 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21:34 ASTIGMCFELD URVN(deg)T20.15.2710.35.20-1.050.51.0FOCUS (MILETR)DISTORNAGLE(deg)20.15.2710.35.20-5.020.25.0%DISTORNNewlnsfromVA:cvnewlsq -Apr6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