ZEMAX的基本像差控制與優(yōu)化
bsxTqJ 7f<EoSK ZEMAX已經(jīng)成為光學設計人員最常用的工具軟件了。光學設計中，描述和控制一個光學系統(tǒng)的初級像差結構，通常使用軸上球差、軸向色差、彗差、場曲、畸變、垂軸色差、像散等像差參數(shù)。當我們企圖更為詳細的描述和控制軸外指定視場、指定光束的像差結構時，常常會使用軸外寬光束球差、彗差和細光束場曲等三個像差參數(shù)。然而，ZEMAX并不能像SOD88那樣直接引用相對應的像差操作數(shù)來指定像差目標大小，更沒有描述高級像差數(shù)的像差操作數(shù)，這些通常都需要設計者自行分析和定義。
cH<q:OYi 描述和控制系統(tǒng)光束結構的方法因習慣而有一定的差異，由于某些像差變量之間有某種相關性，而設置的優(yōu)化權重又可以不同，因此常常都能夠達到相同的效果，只是所計算的數(shù)學步驟不同而已。到底選擇多少個參數(shù)來描述一個系統(tǒng)，雖無統(tǒng)一規(guī)定，但是還是要因系統(tǒng)像差特性不同而區(qū)別選擇。經(jīng)驗表明，最少最準確的參數(shù)描述量，能夠盡可能的提高優(yōu)化的效率，并且減少掉入效果較差的局部優(yōu)化的次數(shù)。經(jīng)驗豐富的工程師，輕車熟路，在這個環(huán)節(jié)上少走了很多的彎路，從而其設計效率和設計出來的產(chǎn)品品質要比通常的設計人員有些得多，成功率高的多。
Sx*oo{Kk% 筆者撰寫本文的目的就是企圖淺顯的探討光學設計中，ZEMAX中光學結構的描述方法以及權重選擇的問題。這些都是筆者在設計當中積累的經(jīng)驗，可能這個文章的論斷會由于經(jīng)驗的多寡有一定的局限性，所以希望讀者當作參考，不要照搬。
%xlqF< .t&R>9cZ^ 一 基本像差描述和控制
5!C_X5M 軸上球差LONA 和 SPHA
B,z<%DAE LONA表示的是軸上物點指定波長，指定光束尺寸(光線對)的軸上成像交點到近軸焦平面之間軸向距離。這個定義和我們定義的軸向球差相同。光瞳尺寸(光束尺寸)在0~1之間，那么將追跡實際的光束匯交點計算軸向球差。
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c\S[F SPHA常用于指定面產(chǎn)生的像差數(shù)值。若不指定特殊面(取值為0)，則計算所有面產(chǎn)生球差總和。注意這個總合不是像差計算公式中的經(jīng)過各面逐個放大之后的加權和，而是代數(shù)和(有待讀者進一步驗證)。
/2{5; 經(jīng)驗：當選擇LONA控制不住球差時，同時加入SPHA操作數(shù)，設置合理的權重，可以將軸向球差進一步改善。
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