通常、カスタムレンズを使用するよりも、ベンダーが作成した市販レンズを使用する方が費用対効果は高くなります。そのため、OpticStudio には市販レンズマッチングツールがあり、選択したベンダーのカタログにある最も近い同等品と設計のレンズを交換することができます。

ほとんどの市販レンズは平凸平凹または両等凸凹なので、このツールは視野角が狭く、波長域が狭いシステムで特に有効です。また、このツールを使用する場合、非対称の 両凸両凹レンズは 2 枚の平凸もしくは平凹レンズに交換する必要があるのも、この理由によるもの。

このブログ記事で説明されているように、レンズを交換した場合、システムのフォーカス調整や、いくつかのメリット ファンクション制約（特に光線高さオペランド）を緩和または削除する必要がある場合があります。

市販レンズのマッチング例

下図のようなシステムを考えてみましょう。これは、波面収差が約 λ/10 の 5 倍ビームエキスパンダーを設計したものです。

1. 最初のサンプルファイルでは、各レンズの曲率半径を設定する面を 1 つにし（つまりレンズを平凸平凹にしています。）、半径方向の高さ 12.5 mm（つまり5 倍の倍率を与えるよう）に到達するマージナル光線を目標とする REAYオ ペランドを追加して、デザインを最適化しています。レンズ間距離は 200 mm に固定され、適度にコンパクト設計となっています。この設計のまま市販レンズマッチングツールを実行すると、性能が大幅に低下し、がっかりすることになります。

   市販レンズマッチング用にシステムを準備するために、いくつかの変更を行う必要があります。

   1. レンズとレンズの間隔（表面の厚み 3）を可変にし、OpticStudio がカタログレンズと交換する際に、有効焦点距離の小さな変化を補償するために、間隔でフォーカス調整できるようにします。
   
   
   
2. 評価関数のオペランドの REAY を修正し、許容倍率の範囲を小さくします。
3. これで、市販レンズツールはデフォルトの設定で実行できるようになりました。

OpticStudio は、各レンズの最も近い等価物を個別に検索し、それらの選択されたレンズの最適な組み合わせを検索します。

「最良の組み合わせを保存する」が選択されているため、最適なシステムは現在のレンズファイルと同じディレクトリに保存され、ファイル名のサフィックスに「_SLM」が付くことで識別されます。この場合、市販レンズを使用しても OPD はごくわずかに悪くなるだけです。

倍率も若干変わっています（マージナル光線高が12.5mmではなく12.4950mmなので、倍率はちょうど 5 ではなく4.9980です）。

この性能低下は想定内です。開始位置がうまく最適化されていると仮定すると、このツールは常にパフォーマンスを悪化させることになります。これは、設計が絶対的な最適値ではなく、パラメータのカタログ値のみを使用するように制約されるからです。したがって、このツールを実行する前に、開始時の設計は必要な仕様の範囲内に収まっている必要があります。

しかし、市販レンズマッチングを効果的に使用すれば、カスタム製作の必要性がなくなるため、完成した設計の大きなコスト削減を実現できる可能性があります。

このブログ記事で紹介したサンプルファイルにアクセスするには、こちらの記事全文をご覧ください。

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著者：

Mark Nicholson