如何设置变量和评价函数

第5 步：设置变量。

将除了光阑面的所有曲率半径设为变量，面11 的F/#求解保留，厚度全部设置为变量，如图7-61 所示。

图7-61　设置变量

第6 步：设置评价函数。

设置好变量后，要设置默认评价函数。既然想得到大的MTF，需要利用RMS 波前默认评价函数，并按照要求设置合理的玻璃和空气厚度限制。

打开“Optimize→Merit Function Editor”，并找出默认评价函数对话框“Optimization Wizard”，应用“RMS+Wavefront+Centroid”组合的优化方式，将边界条件“Boundary Values”中的“Glass”和“Air”勾选，并设置“Glass”选项的“Min”和“Edge Thickness”的值均为“2”，“Max”的值为“12”。“Air”选项的“Min”和“Edge Thickness”的值均为“0.5”，“Max”的值为默认的“1 000”，如图7-62 所示。点击“OK”，将得到默认评价函数设置生成的评价函数编辑器。

在评价函数编辑器中设置好默认评价函数和边界条件后，会在评价函数编辑器中有相应的操作数显示，由于设计要求需要控制畸变和有效后焦距，在增加两个操作数后，进行第一次优化。

图7-62　默认评价函数及边界条件设置

在评价函数编辑器中，添加两行空白行，方法与镜头编辑器类似。并将其中一行的操作数从“BLNK”改为“DIMX”，是用来控制畸变最大值的，视场设置为第3 个视场，畸变控制目标值是1（畸变=1%），权重为1；另外一行的操作数从“BLNK”改为“CTGT”，是用来控制面的中心厚度大于目标值，设置为第11 个面，目标值为40（第11 个面到像面的距离大于40 mm，即有效后焦最小值为40 mm），权重为1。设置好的评价函数编辑器如图7-63所示。

图7-63　添加DIMX 和CTGT 操作数

第7 步：优化及像质评价。

在优化工具栏下找到“Optimize→Optimize！”，打开“Local Optimization”对话框，会发现“Initial Merit Function”值比较大，如图7-64 所示，点击“Start”按钮，开始优化。

图7-64　优化对话框

初次优化完成后，MTF 值减小很多。查看结构剖面图、点列图的光斑、畸变图、MTF图来验证是否已经满足设计要求。

从图7-65、图7-66 中可以看出，初次优化后的结构看上去比较合理。

图7-65　结构剖面图(www.xing528.com)

图7-66　光斑图

在菜单栏沿路径“Analyze→Aberrations→Grid Distortion”，可以得到畸变像差图，在图上击右键打开畸变图显示的设置对话框，并将“Scale”值改为“10”，目的是将畸变的图形放大10 倍显示，畸变值不变，如图7-67 所示。

图7-67　设置对话框

按“OK”键后，得到了畸变像差图，如图7-68 所示。从图中可以看出，是桶形畸变，最大的畸变（Maximum distortion）为-1.206 4%，比设计要求控制在1%以内差一点。

图7-68　畸变像差图

在菜单栏沿路径“Analyze→MTF→FFT MTF”打开MTF，并在图上单击右键打开设置对话框，将“Maximum Frequency”（最大频率）值设置为“50”，如图7-69 所示。

图7-69　MTF 图设置最大频率

最大频率设置好后，点击“OK”键，可以得到FFT MTF 图，如图7-70 显示。从图中可以看出各个视场的MTF 没有达到设计要求，还需要进一步优化。

图7-70　FFT MTF 图

可以采用锤形优化来进一步改善像差和MTF。查看最后的结构图、畸变图和MTF图，如图7-71～图7-73 所示。

图7-71　结构图

图7-72　畸变图

图7-73　MTF 图