德斯软件资讯6月27日消息，序列模式和非序列模式
序列模式采用几何光追踪，追踪规则中可预见的光；即光必须按照事先规定的表面顺序，即光不能跳过任何表面或反向。
序列模式结构
非序列模式模拟真实物理光源的发光，光线随机生成和传播，适用于照明系统；
非序列模式结构
其次，Surface表面建模用于序列模式，实际物体建模用于非序列模式，光源用于定义。
2. 单透镜系统参数
一． 设计参数
EPD入瞳直径： 20mm
相对孔径F/相对孔径F/#: 10
FFOV的全视角： 10°
波长Wavelength: 587nm
Matcrial玻璃: BK7
Best RMS Spot Radius
二． 设计步骤
设置初始参数
(1) 设置入瞳直径
入瞳直径设置
(2) 设置视场Fie
全视场为10°，视角(3视角)5°，0.7倍于2视场3.5°
视场设置什么是视觉？视觉是成像系统可以观察到的区域范围，即表面可以看到的表面范围（表面参与成像的范围）。该物体发出的锥形光束充满了整个光瞳孔，可以简单地理解为锥形光束的中心光和光轴的夹角是视觉角。
(3) 设置波长Wav
波长设置以上基本参数设置已完成
2. 单镜头的初始结构
一个单镜头由两个表面组成，因为只有一个镜头，光阑尾STO是镜头的前表面，镜头后面的设置，所以我们需要在IMA前插入一个表面（如下图所示）。镜头材料需要设置在前表面（STO）Glass上设置(如BK7)，我们知道相对孔径F的公式:
\[F=f′D\] \[F = \frac{{f}}{D}\]
已知，F=10，D=20.f自然是200，然后我们可以根据工程光学的基本知识，通过厚透镜的焦距计算公式确定单透镜的前后表面曲率和厚度。在这里，计算机辅助的优势出现了。我们只需要设置目标参数并解决某些值。zemax将自动计算透镜参数
(1) 插入表面，设置Glasss
还需要设置半直径Semii-Diameter
lens data
(2) 设置求解类型
为了简单起见，我们可以先设计一个平凸透镜，即STOP平面和两个凸面，并在此表面设置解决方案F/#，即该表面的曲率半径必须符合F/#=10(即焦距200)。
设置求解类型
右键鼠标在两面，
设置后计算的两面曲率为-101.943mm，不同版本可能会有差异
参数焦距EFFL，相对孔径WFNO，入瞳直径EPND，系统总长TOTR
(3) 设置边缘光高度求解类型
设置在两面厚度处，
设置边缘像高求解类型
设置后，可以发现两面的厚度变为200，即像面正好在镜像焦平面处。
可查看2D图和光扇图：
2D Layout
Ray Fan
3. 单镜头的变量和优化目标
在上述步骤之后，设置了单镜头的初始结构，但光学系统不仅需要满足最基本的孔径、焦距、视觉等要求，而且需要在满足这些要求的情况下具有最佳的成像质量。因此，我们需要引导 data上的一些参数设置为变量(即告诉zemax这些参数在优化时可以改变)，并将参数后的类型改为“V"(变量)即可。
(1) 将单镜头的前表面曲率半径和厚度设置为变量
设置变量
(2) 优化单透镜
在最后一步中，我们设置了两个参数变量，让软件找到这些变量的最佳解决方案，但在实际设计和加工中必须有一定的参数限制要求，软件需要知道什么时候优化结束，需要设置一些要求，然后需要评估函数merit Function。
根据最后一个设计要求，我们需要优化到最小光斑。
设置评估函数
optimization优化函数 function中的图像质量image 在quality中，我们可以选择光斑spot。
光瞳积分pupil integration有两种方法，一种是高斯环形积分Gaussian Quadrature，该方法主要用于系统旋转对称结构而不逐渐晕动的设计，其二矩形阵列Rectangularr array应用于存在渐晕的系统。
boundary的边界条件 values规定了镜片厚度在空气间隔之间的值范围。
在这里，我们只是改变了图像质量image quality为spot，然后Apply局部优化local optimization。
初步优化后可以发现镜头变长了，在实际加工和应用中不能做这么大的柱镜。因此，我们需要限制镜头的最大尺寸，并且可以在边界条件下运行 在values中修改。
优化限定设置后，再次进行局部优化：
优化后
Spot Diagram
三个市场的RMS光斑半径由上面的光斑图分布为16μm，51μm和90μm，可以发现1视场的光斑还是挺小的，但是视场变大后光斑变大很快，应该是场曲(大视场光斑椭圆)的存在造成的。原因是在最初的结构设计中，系统采用了边缘光的高度求解类型，限制了光斑的优化，如表面位置只能在近轴焦平面上。
因此，我们将两面(透镜后表面)的厚度设置为变量，并再次优化。
spotot再次优化后的spot Diagram
经过优化，可以发现光斑的尺寸有了显著的改善。
从上面的光斑图中，我们可以发现影响单镜头成像质量的差异主要有两种：像散和场曲。如何减少这两种图像差异？我们知道，像散和场曲是视场的函数，所以我们可以通过光阑的位置来提高成像质量。
在我们的初始结构中，镜头的前表面是唯一的光阑，不能改变，所以我们可以在镜头的前表面插入一个光阑，在原来的STOP前插入新的表面，并将其设置为光阑STOP，并将厚度设置为变量
插入新光阑面
插入后2D Layout
Spot Diagram
光斑的尺寸要小得多，但光阑的引入必然会增加系统的畸变。因此，单镜头很难进一步提高成像质量。为了继续提高成像质量，有必要使用非球面设计或多镜头系统。
总结
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