ZEMAX軟件技術應用專題:使用庫存鏡頭匹配工具使用現成的組件進行設計

在設計中使用供應商生成的庫存鏡頭通常比使用定制鏡頭具有更高的成本效益。這就是為什么OpticStudio設計庫存鏡頭匹配工具的原因,該工具可以將設計中的鏡頭替換為所選供應商目錄中最接近的等效鏡頭。

由于大多數庫存鏡頭都是平彎曲或等彎曲的,因此該工具在具有適中視場角和窄波長范圍的系統中效果更好。 也正是由于這個原因,任何非對稱雙曲面鏡片在使用該工具時都應更換為兩個平曲面鏡片。

如本文所示,更換鏡頭時,系統可能需要重新聚焦,并且可能需要放寬或移除一些評價函數的約束——尤其是光線高度操作數。

庫存鏡頭匹配示例

參考如下圖所示的擴束器設計。此文件顯示了具有大約λ/10波前誤差的5x擴束器的設計。

ZEMAX軟件技術應用專題:使用庫存鏡頭匹配工具使用現成的組件進行設計的圖1

ZEMAX軟件技術應用專題:使用庫存鏡頭匹配工具使用現成的組件進行設計的圖2

在初始示例文件中,使用每個透鏡的一個曲率半徑(使透鏡平面彎曲)和一個REAY操作數來優化設計,該操作數以邊緣光線為目標。該設計具有12.5毫米的徑向光束高度(由入射邊際光線的2.5毫米徑向高度和5x放大倍數給出),且鏡片到鏡片的距離固定為200毫米,以產生合理的緊湊型設計。如果您只是按照當前設置的設計運行庫存鏡頭匹配工具,性能將大幅下降,您會感到失望!

為了準備使用庫存鏡頭匹配工具,需要進行兩項修改:

  1. 鏡片到鏡片的間距(表面3的厚度)設置為可變,因此當OpticStudio將鏡頭換成目錄鏡頭時,它可以更改間隙重新聚焦以補償EFL的微小變化:

    ZEMAX軟件技術應用專題:使用庫存鏡頭匹配工具使用現成的組件進行設計的圖3

  2. 評價函數約束REAY已被修改以允許小范圍的偏差:

    ZEMAX軟件技術應用專題:使用庫存鏡頭匹配工具使用現成的組件進行設計的圖4

現在,使用默認設置運行庫存鏡頭匹配工具:

ZEMAX軟件技術應用專題:使用庫存鏡頭匹配工具使用現成的組件進行設計的圖5

OpticStudio將分別為每個鏡頭找到最接近的等效鏡頭,并找到這些所選鏡頭的最佳組合:

ZEMAX軟件技術應用專題:使用庫存鏡頭匹配工具使用現成的組件進行設計的圖6

由于我們選擇了“保存最佳組合”,您會發現最佳系統已保存到與當前鏡頭文件相同的目錄中。該最佳系統由附加的示例文件“Beam Expander Setup for Lens Matching_SLM.zmx”展示。打開該文件,您會看到OPD只是稍微差了一點:

ZEMAX軟件技術應用專題:使用庫存鏡頭匹配工具使用現成的組件進行設計的圖7

請注意,放大倍率也略有變化(邊緣光線高度為12.4950毫米而不是12.5,因此放大倍率是4.9980而不是正好5)。

這種性能下降是意料之中的!假設你的起始設置得到了很好的優化,這個工具總是會讓性能變差。這是因為設計現在將被限制為僅使用固定的參數目錄,而不是絕對最優值。因此,在運行該工具之前,您的初始設計應該完全符合要求和規范。

然而,當有效使用時,庫存鏡頭匹配工具可以通過消除定制制造的需要,在最終設計中節省大量成本。

 

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ZEMAX軟件技術應用專題:使用庫存鏡頭匹配工具使用現成的組件進行設計的圖8

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