本文将展示使用 SYNOPSYS 软件进行无焦镜头的设计。“无焦”是相对有焦来说的。无焦系统(afocal system)也称为远焦系统或焦外系统,是指对光束没有净发散或净聚焦的光学系统,系统中共轭物和共轭像都在无穷远处,也就是说光学系统的等效焦距为无限大。 |izf|*e
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在激光光学中会用到无焦系统,例如扩束器、红外线及前视红外线系统、相机变焦镜头、像 teleside 转换器等望远镜头配件以及结合相机及望远镜的无焦摄影。 fD>0
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无焦镜头的建模 E\ 'X|/$a
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在 SYNOPSYS 中,建模无焦镜头需要在 RLE 镜头文件中申明 AFOCAL。 BUp,bJpO
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无焦镜头的像质分析 KR4vcI[4
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有焦镜头评价成像质量,一般会在距离空间,比如用RMS光斑尺寸评价。 %uV bI'n)
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无焦的光线分析输出是在角度空间(即光线角度)中,而不是在像面的光线截距。OPD 输出表示波前与平面波的偏离。所以在 SYNOPSYS 建模无焦镜头时,像面要用两个平面虚拟表面来描述。MTF 的空间频率单位也从线对/毫米转换成线对/毫弧度。 #"Wh$x%
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无焦 DSEARCH x:Nd>Fb
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SYNOPSYS 的 DSEARCH 也可以直接搜索无焦镜头,会自动将一些尺寸量转换为角度量进行优化。 >Za66<:
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无焦的像差控制 c=-2c&=&
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无焦的F数将会用近轴边缘出射光线的高度表示,可以用此控制像高或放大率。 _`Abz2s
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设置AFOCAL之后,DSEARCH自动生成的GSR/GNR等光线集指令将自动控制无焦系统出射光线的平行度,就像有焦系统里自动控制光斑尺寸一样。 i N}BMd.U
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所以一般情况下不需要额外的指令去控制出射光线的平行度。 v7l4g&