zemax光学设计-案例2-双胶合透镜

案例参数：

1、 使用F d C光

2、 ENPD = 50mm

3、 F/# =8 (相对孔径倒数)

4、 FOV = 10

5、玻璃最小边缘厚度和中心厚度4mm，最大中心厚度为18mm

6、正负透镜使用BK7+F2的组合(后续可以用玻璃库中的进行替换优化)

 

一、BK7+F2组合与玻璃可替换的双胶合透镜比较

 

将曲率半径、厚度等设为变量，并未将玻璃材料作为替换时 ：左上、　　　　　　　　　　左下、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　左中

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　分别对应

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　透镜与光路、　　光线光扇图(pxpy对应光瞳坐标，exey对应像面坐标)、　　点列图(由点光源发散在相面得到的图案，可用来观察球差慧差等)

分别使用的是BK7+F2 以及将玻璃材料选为替换作为变量后优化(局部和锤形->局部+最优)　　，　　观察到变换玻璃后，球差与色差均有减少

  

 

二、将双胶合与单透镜进行对比球差(使视场设为0)

上为双胶合，RMS大小为49.359um 艾里斑大小为5.712um

下为使用单球面镜 RMS大小为70.682um，且色差极大

 

 

 

 

使用非球面：

镜头参数如下：

 

 三、结论

　　双胶合透镜相较于单球面透镜或非球面透镜，可以有效地消除色差，且对于球差的矫正效果也更好

　　问：为什么双胶合透镜可以有效消除色差？

　　答：根据薄透镜初级像差理论，色差系数C=Σφi/abbe i(阿贝数)，由于单透镜i=1，无法使C=0故无法消除色差，而双胶合透镜使用不同的两块玻璃 如BK7+F2，根据色散能力的不同可以使得C接近0 进而消除色差