在我们设计一个光学系统时,常常需要批量修改一组参数的求解状态,如果手动去修改的话,可能会比较麻烦,这里我就举一个把所有表面的净口径设置为最大的例子,大家可以参考。

问题的提出:

假设我们需要设计一个变焦镜头,在ZEMAX中,我们最需要编辑的是变倍组和补偿组对应的间隔。但是由于透镜位置改变,光束路径也会发生一定的改变,那么我们遇到的一个问题就是在不同的变焦位置下,透镜的有效净口径会产生一定差异,如下图所示:

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我们可以看到第一个变倍位置,即短焦位置的变倍组透镜过于薄了,而最上面的长焦位置透镜形状较为合理。但实际上透镜的口径应该是固定的,如果说我们以这种状态直接优化,则有可能无法保证所有位置的光束不被遮挡,也无法保证实际可加工性。

那么,我们可以手动设置一下口径这一列的求解状态,把所有的净口径求解设置为最大,如下图所示:

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但是,把所有的面都点一遍确实还是比较麻烦的,特别是变焦系统透镜数量往往还比较多,那么,有没有什么简单的方法可以使用呢。ZEMAX为我们提供了ZPL宏的工具。

利用ZPL宏批量修改求解状态:

手册中专门对各种求解类型和语法使用做了说明,同时给出了一定的示例代码:

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但是大家可能对变成不够熟悉,好在我们现在有AI工具可以使用。将语法说明和我们的需求输入给deepseek,一开始给出的结果是有误的,但经过几轮调试,我们也可以直接得到想要的代码。(大家可以找一下我之前上传的视频,有更详细的说明)

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(调试过程)

最终得到可以运行的结果后,我们就可以把这个ZPL文件放在系统目录对应位置,然后就可以直接运行了。

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这个时候我们再看一下镜头绘图,所有的变焦位置都对应了最大的口径,此时我们可以再针对厚度间隔做一定的优化。

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最后做个总结,在光学设计中,批量修改参数求解状态是一个常见但繁琐的任务。本文通过一个具体的变焦镜头设计案例,展示了如何利用ZEMAX的ZPL宏功能来高效地解决这一问题。

我们首先提出了问题:在不同变焦位置下,透镜的有效净口径会产生差异,手动调整每个透镜的求解状态不仅麻烦,还可能导致优化过程中光束被遮挡或无法保证实际可加工性。为了解决这一问题,我们引入了ZPL宏工具。

文章详细介绍了如何利用ZPL宏批量修改求解状态的过程。从问题的提出,到手动设置求解状态的局限性,再到ZPL宏的引入和实际应用,每一步都清晰地展示了ZPL宏的优势。特别是通过AI工具辅助编写代码的过程,不懂编程也可以快速开发一些ZPL小工具,大大提高了工作效率。

最终,通过运行调试后的ZPL宏,我们成功地将所有透镜的净口径设置为最大,确保了在不同变焦位置下光束路径的合理性。这不仅提高了设计的准确性,还为后续的厚度和间隔优化提供了良好的基础。

总之,ZPL宏在光学设计中具有重要的应用价值,它不仅简化了复杂的参数调整过程,还显著提高了设计效率和准确性。希望本文的分享能够帮助读者更好地理解和运用ZPL宏,提升光学设计的效率和质量。