チュートリアル 3: マルチコンフィグレーションの設計


チュートリアル 3: マルチコンフィグレーションの設計

Author
Message
Zemax_Japan
Zemax_Japan
Forum Member
Forum Member (1K reputation)Forum Member (1K reputation)Forum Member (1K reputation)Forum Member (1K reputation)Forum Member (1K reputation)Forum Member (1K reputation)Forum Member (1K reputation)Forum Member (1K reputation)Forum Member (1K reputation)

Group: Administrators / Zemax Staff
Posts: 257, Visits: 2.3K

OpticStudio は、複数のコンフィグレーション (複数の設計バージョン) の計算にも対応しています。ズーム レンズ (レンズ間の距離が変化する光学系)、温度が変化する光学系、走査ミラーの角度が変化する光学系などのモデル化で、この機能が広く使用されています。ここでは、カタログ レンズを使用して生成したスポットをミラーによって像面上で走査する光学系をこの機能でモデル化します。

OpticStudio には、すべての大手ベンダーのレンズ カタログが収録されているため、カタログ レンズを容易に検索できます。[ファイル] (File) [新規作製] (New) をクリックして OpticStudio をクリアします。次に [ライブラリ](Libraries) [レンズ カタログ] (Lens Catalog) をクリックし、


表示されたダイアログ ボックスで次のように設定します。


この設定は、焦点距離が 99 101 mm、入射瞳径が 20 25 mm の平凸一枚レンズを検索します。Edmund Optics 社のカタログに掲載された 4060 個のファイルの中から、この検索基準に合致するレンズが 27 種類選択されます。その中からレンズ 32481 を選択して、[読み込み] (Load) ボタンをクリックします。この在庫レンズが OpticStudio にロードされます。


この図では YZ 方向のシェーデッド モデルを使用し、YZ 平面を断面とした断面図とソリッド モデルが表示されています。

ここでの目標は、公称 90°の反射角を中心に±10°の範囲で焦点を走査する走査ミラーの設計です。

このレンズに入力されている設定では、その機械的アパチャーのエッジまでレンズが照らされるようになっています。レンズは何らかの構造材で保持されているので、入射瞳径を機械的直径より若干小さくする必要があります (機械的直径を変更できないカタログ レンズを使用しているからです)。システム エクスプローラを開いて、[アパチャー] (Aperture) 18 に設定します。[単位](Units) タブで、使用しているレンズ ユニットを確認します。

次に、レンズ データ エディタの面 2 の行の任意の場所をクリックして、面 2 を強調表示します。この面の厚みは、マージナル光線の高さソルブで制御されています。これは、厚みの横に文字「M」が表示されていることでわかります。この設定により、このレンズは近軸焦点に保持されます。ソルブについては後述します。ここでは、面 2 をクリックしてから Insert キーを押し、新しい面を挿入します。この面の厚みを 70 mm に設定します。このレンズの合焦状態を維持できるように、最後の面の厚みが自動的に変化します。



次に、面 3 として、光を一定の角度で反射する「折り返しミラー」を定義します。面 3 をクリックしてから、レンズ データ エディタ ツールバーにある [折り返しミラーの挿入] (Add Fold Mirror) アイコンをクリックします。


ここで次のように設定します。

http://forum.zemax.com/Uploads/Images/f0c28880-c877-4b09-b338-ce70.png

シェーデッド モデルが次のように変化します。

[折り返しミラーの挿入] (Add Fold Mirror) ツールは、選択した折り返し面の前後に 1 つずつ、合計 2 つのダミー面を挿入します。つづいて、折り返し面に材料タイプ [ミラー] (Mirror) を設定します。これは、光がこの面では材料で屈折せずに反射することを OpticStudio に指定する特殊な状態です。新たに挿入された 2 つの隣接する面は、適切なティルト角を持つ座標ブレークとして設定されます。2 番目のティルト角は、1 番目のティルト角からピックアップ ソルブで設定されます。最後に、これより後ろのすべての面の厚みと曲率は、新しいミラーを考慮して符号が反転します。

光は通常 +Z 方向 (左から右) に伝播しますが、ミラーに到達した後は明らかに別の方向に進みます。[折り返しミラーの挿入] (Add Fold Mirror) ツールと [折り返しミラーの削除] (Delete Fold Mirror) ツールは、面倒な符号変換をすべて自動化します。

次に、このミラーを±10°の範囲で走査できるようにします。はじめにミラーを +10°ティルトしておき、マルチコンフィグレーション機能で複数のティルト角を定義します。面 4 (ミラー面になっている面) をクリックし、ツールバーの [ティルト/ディセンタ] (Tilt/Decenter) アイコンをクリックします。


ここで次のように設定します。



[ティルト/ディセンタ エレメント](Tilt/Decenter Element) ツールは、前述のダブル ガウス レンズの例と同様に動作し、ミラー面のティルト角度を指定する座標ブレーク面がピックアップ ソルブ付きで新たに 2 つ追加されます。ここでは 2 組の座標ブレークが「ネスト」されています。つまり、[ティルト/ディセンタ エレメント] (Tilt/Decenter Element) ツールで追加した座標ブレークのペアが、[折り返しミラーの挿入] (Add Fold Mirror) ツールで追加したペアの内側にあります。


手動で +10°の値を変更して、シェーデッド モデルの変化を確認できます。または [最適化] (Optimize) タブをクリックして [スライダ](Slider) アイコンを選択します。

http://forum.zemax.com/Uploads/Images/d159149f-c58e-4ad8-b1c7-8fe0.png

ここで次のように設定します。


[実行](Animate) ボタンをクリックすると、面 4 [X ティルト](Tilt About X) (パラメータ 3) の走査に合わせて、開いているウィンドウのすべてが更新されます。マウスでスライダをドラッグしても同じ効果が得られます。スライダを終了し、必要に応じて面 4 のティルトを +10°に戻します。

次に、[設定] (Setup) タブに移動し、[コンフィグレーション] (Configurations) グループの [マルチコンフィグレーション] (Multiple Configuration) アイコンをクリックします。http://forum.zemax.com/Uploads/Images/4b3d9d68-8566-4cad-8408-58a6.png

http://forum.zemax.com/Uploads/Images/f0af47fd-8830-4374-a0c8-0fa4.png

このレンズに設定されているコンフィグレーションは、現在のところ 1 つのみです。マルチコンフィグレーションのオペランド MOFF (Multiconfiguration OFF) は、何の効果もないプレースホルダなので、必要に応じてここにコメントを入力できます。

: マルチコンフィグレーション エディタでは、複数のコンフィグレーションどうしで異なる設定をすべて定義できます。

ここでは、走査角 +10°、+5°、0°、-5°、-10°のそれぞれに対応する 5 つのコンフィグレーションを定義します。[マルチコンフィグレーション エディタ] (Multi-Configuration Editor) をクリックし、[コンフィグレーションを挿入] (Insert Configuration) アイコン (上の図で赤枠で囲んだ部分) 4 回クリックします。また、右クリックして [コンフィグレーションを挿入] (Insert Configuration) 4 回選択する方法やShift + Ctrl + Insert キーを 4 回押す方法もあります。これらの操作によって合計 5 つのコンフィグレーションが作成されます。


マルチコンフィグレーション エディタの各行は、レンズ データ エディタに記述されたパラメータやその他の光学系パラメータに対して作用するオペランドであり、それらパラメータの値を変更できます。「MOFF」オペランドの上にマウスを移動し、ダブルクリックしてこのオペランドを編集します。表示されたダイアログのドロップダウン リストでは、OpticStudio がサポートするマルチコンフィグレーション のオペランドのすべてを選択できます。ここで次のように設定します。


PRAM」オペランドは、パラメータ データをピックアップします。この場合は、面 4 のパラメータ 3 をピックアップし、10°、5°、0°、-5°、-10°に変更します。

Ctrl + A キーを押して現在のコンフィグレーションを変更すると、開いているすべてのウィンドウのデータが、新しいコンフィグレーションを反映した状態に更新されます。下図のコントロールを使用する方法もあります。http://forum.zemax.com/Uploads/Images/da14c12c-ece5-4130-ab8a-f00f.png

(マルチコンフィグレーション エディタに複数のコンフィグレーションを設定すると、[ファイル] (File) タブを除くすべてのタブに [コンフィグレーション] (Configuration) グループが表示されます。)各コンフィグレーションの列見出しをダブルクリックして、そのコンフィグレーションをアクティブなコンフィグレーションにすることもできます。

シェーデッド モデルを次のように設定します。


すべてのコンフィグレーションから、描画するコンフィグレーションの数を、たとえば 1/5 4/5 のように任意に選択できます。ドロップダウン リストから目的のコンフィグレーションを選択します。

次に、[解析] (Analyze) タブ [スポット ダイアグラム](Spot Diagrams) [コンフィグレーション マトリックス] (Configuration Matrix) をクリックします。


走査角の変化に伴って、スポットがどのように変化するかを確認してください。


最後に、レンズデータエディタツールバーで、[アパチャー](Apertures) [半径を最大アパチャーに変換](Convert Semi-Diameters to Maximum Apertures) を選択します。


これによって、すべての面の半径がコンフィグレーションで必要な最大値に設定されます。


GO


Similar Topics


Login
Existing Account
Email Address:


Password:


Select a Forum....























































Zemax Users Forum


Search