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2005-07-08 23:25 |
光阑的移动对像差的控制
光阑的移动对像差的控制 OD H@ /
【说明】 /0mbG !Ac
这个教程是参照Lens Design 的6.3 章节内容编写的。目的是总结一下个人学习的体会。发表出来的原因是供光学设计的同行相互学习和交流。我发现，国外的教科书的最大好处就是，它们在你看的时候，时刻调动你的脑子；就是说在教你数数的时候，也是12345 789，然后问你中间应该是什么？而不是像国内的很多教科书一样，直接说123456789，这样容易给学生带来惰性，而仅仅是简单去背诵，这样的坏处是可能抑止了学生的独立思考和创造性。我一向认为中国的背诵功夫是世界一流的J。 y$At$i>u
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【正文】 '%`W y@
我们知道通过弯曲单透镜的曲率，可以对球差进行控制（问：为什么弯曲单透镜曲率就可以控制球差？）；但是在单透镜曲率不变而且尺寸也不变化的时候，移动光阑的位置不会对球差有任何影响；（为什么？）但是光阑的移动确会引起慧差和像散的变化。对于这些离轴的像差，我们随后的章节将会更详细的说明和解释。 !#n lWX :~
这里我们仅仅说明光阑的移动对像差的影响，我们采用的例子是一个单透镜，对等凸透镜。采用BK7 玻璃，焦距是400，开始的光阑在第一面上。光阑的口径是40，视场角是5度。透镜的厚度是4。请先把这个透镜情况，通过计算放置在ZEMAX 文件中。（问：透镜的曲率项目，也就是zemax 中的半径项目是如何计算和确定的？） 2 c
<Qh=
由于透镜的厚度，一开始这个透镜的焦距不是严格的400，我们可以通过如下的方式进 ,"u-V<>6O
行调整：在透镜两个面的半径上都设置器为变量，也就是半径的后边有个“V”（如何设置？）。 5B? >.4R
然后在最后一面的厚度上设置M-solve 参数（如何设置？），确定到后焦距的距离。 +t
R6[%
然后在优化参数的编辑器MFE 上，按照下边的设置（如何设置？）： Vet7a_
Operand Target Weight KFd "JtPg
EFFL 400 1 sSi1;9^o
然后进行优化，我们发现焦距现在是精确的400。 d" |XN{
观察最后的结果，我们可以注意到，透镜的曲率都有变化，但这个透镜仍然是对等双凸透镜（zemax 本身优化方法确定），这个和在最后一个面的曲率上采用F-solve 的方式是不一样的，F-solve 通过单独调整后一个面的曲率确保焦距达到用户需要的数。（问：F-solve 的原理是什么？M-solve 找到的焦点位置，是什么样的焦点位置？） s45Y8!c
现在我们继续，设置MFE 如下的参数： M ,8r{[ 2
Operand Target Weight ,iU ]zN//
EFFL 400 1 "| <\\HR
SPHA (none) 0 I#kK! m1Q
COMA (none) 0 +!V*{<K
ASTI (none) 0 92GO.xAD?
以上的目的是：通过设置Weight 为0，而可以观察球差，慧差，像散的情况。我们选 dm& F1NkT
择MFE 的更新（如何更新？）功能，这样马上就会在Value 项目中显示各自现在的像差情况。注意这里的单位是多少个波长。 4XDR? KUM
Operand Target Weight Value FG-w7a2mn
EFFL 400 1 400 9/MUzt
SPHA (none) 0 1．713 Pt?]JJxl-
COMA (none) 0 -4.8702 . oUaq|O
ASTI (none) 0 6.4049 #{GUu ',?&
如果不了解具体的数的意思，请不要着急，以后我们会解释，我们先看通过移动光阑，对像差的影响。 Z^>[{|lIA
我们在第一面前边加一个面，并设置这个面为光阑面（如何设置？）。然后我们修改它到透镜第一面的厚度，我们按照10 为步进增加，每次调整以后我们都观看MFE 中的球差，慧差和像散的变化（可用Excel 做记录，做到厚度是200 就可以了）。注意，要确保透镜的口径参数是可以浮动，而不是采用U 参数固定的（如何设置？）。 0CxQ@~ttl
我们会发现在整个过程中，球差没有变化，是常量。而慧差是线性变化，并且有个位置慧差是0，就是慧差没有了。像散是个抛物线的变化样子，而最低点基本和慧差变为0 的位置相同。这个位置大约在光阑离开透镜160mm 左右的位置。 lkV%
k1w
我们可以采用zemax 找到这个点：去掉透镜半径的变量符号“V”，在光阑的厚度位置 WJZW5
Xt
添加变量符号“V”，然后在MFE 中，选择default merit function。选择缺省设置。然后选择优化（请实际操作）。最后我们发现，这个位置是161.35。 AU}P` fT!
这就是移动光阑对像差的控制。
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