zemax变焦镜头设计

### Zemax 中变焦镜头设计教程和方法

#### 1. 概述
变焦镜头能够在不同焦距下保持良好的成像质量，在现代光学系统中具有广泛的应用。通过调整内部透镜组的位置，可以改变系统的总焦距，从而实现图像的放大或缩小。

#### 2. 设计流程

##### 2.1 初始参数设定
在启动新的设计项目之前，需先定义基本的工作条件，包括但不限于入瞳直径（ENPD）、工作波长范围以及所需覆盖的视场角度等关键参数[^3]。对于具体案例而言，假设入瞳直径设为25毫米，采用标准可见光谱作为计算依据，并考虑三个离散视场点分别位于0度、12度及17度位置上。

##### 2.2 构建初始结构模型
基于理论分析或已有经验构建初步的光学布局方案。通常情况下，变焦系统由多个可移动组件构成，这些组件之间的相对位移决定了最终形成的焦距变化特性。为了简化初期探索阶段的任务复杂度，可以从较为成熟的经典设计方案出发进行改进和发展。

##### 2.3 设置优化目标函数
针对特定应用场景的需求制定合理的评价指标体系，如MTF曲线形态、色差校正程度等方面的要求。利用Zemax内置工具对上述各项性能参数实施量化评估并据此指导后续迭代修正方向。

% 定义优化变量及其上下限约束
OptimizeVariables = {
    'Thickness', [min_thickness max_thickness]; % 各空气间隔厚度
    'CurvatureRadius', [min_radius max_radius]; % 曲率半径
};

% 添加优化操作数用于控制各子午面内像质表现
AddOperand('EFFL'); % 有效焦距长度
AddOperand('TTL '); % 总跟踪长度
AddOperand('SPHE'); % 球差补偿
...

##### 2.4 实施全局搜索算法
借助软件平台提供的遗传算法或其他启发式寻优策略寻找满足既定规格的最佳配置组合。此过程中应充分考虑到加工误差所带来的潜在影响因素，合理规划公差分配原则以确保批量生产可行性[^4]。

#### 3. 结果验证与总结
完成全部仿真测试之后，还需进一步开展实物样机搭建实验来检验虚拟预测结果的有效性和可靠性。通过对实测数据同模拟预期值之间差异性的对比分析找出可能存在的偏差原因所在，并针对性地采取措施加以解决直至达成满意的效果为止。