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2007-11-01 09:39 |
ZEMAX中的天方夜谈
各位网友： NpM;vO
我正在编写“数码镜头设计原理的_高级篇”（第二版）中的“WPS优化方法”。我们从事光学设计绝大多数是从专利或测绘开始的，这个初解的合理性值得怀疑？因此优化解往往不能令人满意。WPC方法虽然能得到较合理的初解，但其合理性也有其局限性，另外由于PWC法不同系统千差万别，列象差平衡方程组与解象差方程组是异常复杂的过程，且不能随结构的变动动态跟随，从而使WPC优化成了“天方夜谈”。 o-&0_Zq_
我在“PWC配套ZEMAX优化方法《6镜焦距自动分配通用方法》”中试探讨此问题的通解方法，利用高校通用方法来寻找光学系统的最优初解。有人会耽心，即使很快的找出了光学系统初解的各镜PWC值，如何快速的得到各镜的实际结构呢？这个问题已经解决，一个23透镜的系统只需几分钟就可得到所有透镜的合理结构。 p>J@"?%^
下面是我的思路： -{Ar5) ?='
在“PWC法建立象差平衡方程组_实例.doc”中，我们曾从总体设计的观点，以及校场曲的观点在ZEMAX里建立了6镜理想光学系统结构。另外也用了2次拆分的方法，及假定前组2正镜有相同焦距，相同PWC值；后组2负镜也同样处理，从而解出了各镜结构。但在ZEMAX中发现系统优化不能获得理想的结果。主要原因如下： XABP} |aWK
由于理想的焦距分配很难获得，从而各镜的PWC分配值不能都很小（PWC大，对应透镜弯曲大，小间隔就会产生位置干涉。另外高级象差大，会打乱初级象差平衡状态），这是一个极为辣手的问题。原因在于当间隔，焦距分配变动时，PWC初级象差平衡方程组也是变动的，再使其最小也是变动的。即这是动态优化问题。要想很好的解决这个问题，就需将其放入ZEMAX中统一考虑。 /DHV-L
我处理此问题的步骤是： Tr}X G
1 在ZEMAX中先进行总体设计（包括同时校场曲）。 C7W<7 DBf
2 在AUTOCAD中找出等校入瞳 ?-2s}IJO
3 用“PWC法建立象差平衡方程组.EXE”创建此系统的PWC平衡方程组（参考“PWC法建立象差平衡方程组_实例”）。 wE<r'
4 在Mathematica中解此方程组。 I IGx+>
5 以上操作只用于在ZEMAX中创建“6镜焦距自动分配”操作集时的调式阶段，在调式中，用PWC平衡方程组中的各项来校核ZEMAX中相应操作集。 iT| 7**+3
6 只有操作集对所有6镜系统都实用，《6镜焦距自动分配通用方法》才有实用价值。为此理想光学系统中不允许有光栏，它用等效入瞳去替代。这是很重要的一步。 |Bi 7:w
7 对于任意6镜理想系统，在总体优化操作集的前方插入已编好的焦距自动分配操作集，就可进行焦距自动分配的优化。 -CFy
8 如何创建焦距自动分配操作集呢？总体上如下考虑： YZ:C9:S6X
（1） 在结构电子表格的结尾的隔一行，顺序在间隔栏添写各镜的PWC初值（等于Mathematica中解出的PWC值） H{i|?a)
（2） 在总体优化操作集前方创建初级象差平衡方程组操作集，并将PWC初值（由后增的间隔栏读入）代入初级象差平衡方程组中，且使各初级象差等于目标值。 {"$ [MYi:
（3） 设置焦距，间隔，PWC为变量，进行优化操作即可。 - e0[$v
注意：上述方法可用于任意多组元的光学系统。 SvkCx>6/G
由上可见问题的关建在于如何在ZEMAX中具体实施创建焦距自动分配的操作集，这就是《6镜焦距自动分配通用方法》要介绍的主要内容。 "WtYqXyd
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上面的方法是否象天方夜谈呢？但它确实是可行的，我正在做这项工作，估计一周内可解决。 GB}=
象这样的解决问题的思考方法，在“WPS优化方法”中太多了。例如“自创优选虚拟玻璃操作数集合”就可以使虚拟玻璃象真实玻璃一样变化，这是非常有用的。 Z;1r=p#s
这些光学设计中的奇思妙想是以光学基础理论为基石，严警的科学态度为根本，对光学设计有极大的兴趣为动力，契而不舍的结果。 nJYIkfd A
相信我的这些设想，有助于光学同行开括光学设计的视野，设计出更好的产品来。 /+`%u&<
在“数码镜头设计原理的_高级篇”（第二版）中再见！ ':tdb$h
GGX19458132 K8 [Um !(
2007年是11月1日 =6 zK 1Z
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