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2020-01-31 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
MTF一般都是大于0的,所以MTF曲線坐標都是第一期限。但有時候也會出現負值,這種情況表示像的亮度起伏與原物體相反,發生對比反轉,也就是相位錯動了半個周期,黑的變白,白的變黑。
如何查看高斯光束的光斑大小及能量分布在physical analysis>>pop setting>>display中可以看
中文的翻譯是:image space f# 表示的是有效焦距和有效孔徑的比paraxial working f# 表示的是2tanU的倒數,其實只有在物距在無限遠的時候才和前邊的一樣working f# 表示的是2SinU的倒數。
主光線是在stop光闌中心點的斜線角度。物上視場點-入瞳中心-像面的光線,如果沒有漸暈,它也會通過光欄的中心,
放大鏡只能放大線性的東西 ”這種結論。
我今天突然在ZEMAX中發現我如果做短焦的時候,比如f=2.8,看到lens data editor中相面的尺寸小于在Report/prrscription data/paraxial Image Heigh 中的象高??請問有誰知道這個是如何產生的,為什么有這種現象☆這有什么奇怪的,難道你的系統沒有畸變嗎
是啊,好象一個是像面上的實際像高,一個是近軸(理想)像高
畸變是有正負的呀
我知道了,那lens data editor中相面的尺寸是實際通光孔徑,而Report/prrscription data/paraxial Image Heigh 只是理想象高,所以我覺得設計時應該以lens data editor中相面的尺寸為準,大家說對嗎?
錯,一個點通過系統之后不可能還是一個點,是一個有大小的斑,從lens data editor中看到的數據只是最大像高的數值,不能代表實際成像的大小。在設計的時候多考慮,軟件是工具而已。
那斑竹說實際的相面尺寸應該看哪里啊,
看你成像點的擴散程度
由于像差的原因,實際最佳像面上每一像點(斑)大小都不一致,由于軸外(垂軸)像差的關系lens data editor中的尺寸一般系統應該夠了。
傅立葉變換透鏡的4F系統的兩個鏡頭的像質應該如何評價?是以單獨的鏡頭為準還是合成的串聯系統呢?☆可以以單獨的鏡頭分析,兩個的分析分別要在頻域和時域進行但是最總的系統是否符合你的要求就一定要以整個系統為分析的對象了。
zemax中的ray fan和spot diagram的含義
【標題】
zemax中的ray fan和spot diagram的含義
【版權聲明】
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【正文】
ray fan
在zemax中有一個重要的分析手段,就是顯示ray fan圖。顯示ray fan可以通過多種方式,比如菜單 analysis-fans-ray aberration顯示;也可以通過直接點擊在菜單欄目上的Ray按鈕。
ray fan表示是光學系統的綜合誤差。
它的橫坐標是光學系統的入瞳標量,因此總是從-1到+1之間。顯然0的位置對應就是光軸在入瞳中心的焦點。縱坐標則是針對主光線(發光點直穿光闌中心點的那條光線)在像面上的位置的相對數值。
由于我們在計算光路的時候,通常僅僅考慮兩類光線,子午面和弧矢面。這樣對于不同的面,就有兩種不同rayfan顯示。
要概念上理解ray fan圖,我們假設有一個薄透鏡的光學系統。光闌就在這個薄透鏡上。有一個在子午面上的軸外點,發出一束光線射向這個透鏡,那么它在子午面的ray fan圖將是這樣繪制的:
首先,這一束光線會射向光學系統的入瞳(同時也是光闌)上,會在子午面上有一個光束的分布。因此他們每個對應點都將在未來的rayfan圖上顯示-1到+1的橫坐標。顯然主光線的位置是光闌的中點,就是0的位置。
然后這一束光線繼續穿過光學系統,最后折射到像面上。由于由像差的存在;在像面的子午面上將形成由無數光點形成的光線。(對于理想的光學系統,還是應該形成一個點)
這個線上一定會有一個點,是由主光線形成的。這個點就做為整個像差的參考原點。其他的各個點到這個點的位置差值就是在ray fan中對應于各個橫坐標入瞳位置的縱坐標值!
這樣,一系列的點就可以在這個下xy的坐標系統中表示出來。只要有足夠的點,就能連接繪制一個完整的ray fan圖。
這就是ray fan圖的含義,它表示的是這個光學系統參照入瞳位置的像差綜合值。
需要指出的是:
● 由于有子午和弧矢兩個面,因此對于每個視場的ray fan都有兩個。一個子午T(對應于PY和EY),和一個弧矢S(對應于PX和EX)
● 又由于系統選擇的光線不同,在每個視場的ray fan中可能會顯示多個光線的不同ray fan。
● zemax將會給每個視場都繪制一個ray fan圖。
ray fan缺省的位置是IMA面位置,缺省的采樣點是20個點等等都可以在setting中進行重新設置。
關于rayfan中各種圖形的含義,需要設計人員根據光學經驗進行判斷。
比如S行狀的ray fan表示這個系統有球差。多個S行狀(蛇行狀)的ray fan表示這個系統有高級球差等等。
spot diagram
spot diagram是另外一種重要的分析像差的工具。spot diagram可以通過方式一:直接點擊在屏幕菜單工具欄中的“Spt”按鈕;方式二:選擇菜單 Analysis-Spot Diagrams-Standard,進行查看。
參照上邊的說明,spot diagram的形成,我們也可以在軸外子午面上選擇一點做為發光點。這個點同樣將光線射向系統的入瞳和光闌位置。和ray fan不同的就是,這次我們考慮的更全面些。這一束光線不是一個子午面的方式,而是一個面陣的方式發散。而是全面的射入入瞳。為了計算和比較,有幾種布置光線的方式可以選擇,比如隨機點方式,矩形方式,圓形方式,還有三角方式等等。目的是能盡量保證平衡射入這個系統。
光線進入系統以后經過轉折等,最后仍然是射入IMA面。對于理想光學系統,這些光線會再次重復為一個光點。但對于有像差的光學系統,這些光線會在IMA面上形成一系列的圖形。這圖形實際就是模擬顯示了光學系統對這個軸外點的實際成像!
不同的像差有不同的像表現,同時隨著像差的大小不同,這個像,也叫斑點的大小也不一樣,顯然像差越小的光學系統,其斑點也越小。衡量這個斑點大小有個定義,就是RMS半徑定義,另外還有一個就是幾何半徑的定義。RMS是均方根半徑,可以定量的反映這個系統實際的斑點大小。
需要說明的是:
不同的射入入瞳的光線排列會對最后的RMS半徑等有影響,但并不大。
關鍵影響RMS半徑的是,每個斑點的中心點參考點的選擇:一種選擇的方式是根據主光線的位置做為斑點中心光線的中點。另外一種方式是采用斑點的實際重心做為斑點中點。
對于一個軸對稱系統,在軸上,顯然主光線中心和斑點重心是一點沒有差別,但在軸外點成像。主光線的中心計算出來的RMS顯然要比斑點重心計算的RMS半徑要大。其實,通常采用的是斑點重心的參考中點方式。
如何應用ZEMAX設計光學系統
如何應用ZEMAX設計光學系統?這是拿到ZEMAX的朋友常常會想到的一個問題。
但遺憾的是,ZEMAX始終緊緊是一個工具,不是能自動完成光學系統的設計大師。
就如同ZEMAX手冊說的,ZEMAX是工具,而你使用人是設計師。
但如何才能設計光學系統。
典型的做法就是
1)根據自己要設計的系統,先有一個大致的光學結構。
2)從手冊查閱,找到類似的光學結構。
3)輸入系統,然后優化這個系統知道自己滿意。
zemax提供的緊緊是:
設計師在zemax中可以通過
分析功能得到系統的預期。
主要需要使用的是,點圖,就是spot diagram.這個可以看出最后系統的點好壞。
波面圖,就是OPD fan,這個可以看出設計的系統在出瞳位置的波面差
還有就是MTF,zemax的mtf有兩種,一種是衍射的,一種是幾何的,一般來說在OPD超過5個波長的時候幾何的比較常用
其余的就是優化的時候如何能調整優化參數。
最后可以通過公差torlrance對未知的系統成品
特性得到一個模擬驗證。
但上述的步驟都是在使用zemax的設計師本身對光學設計
非常了解的情況下才能得到的。
如果本身剛剛畢業,又沒有多少實際的光學設計經驗。
基本的概念又不是很熟悉。
那么卻是使用起來是很難的。
常看見論壇有朋友問怎么用zemax
圖怎么看?
玻璃如何根據系統選擇?
怎么優化才可以滿足自己的要求。
這是很難得到的!
因為這個是每個設計師的“謀生財富”!
如果告訴你我,那么大家不都知道怎么發財了么:)
大面上,大致都會說。
但說道節骨眼上,我看是個人都會留一手的。
問別人光學設計要旨,就好比在問師父藥方子。
藥就哪些種,怎么搭配有講究。
光學設計體會20040125.txt
這里寫下我進行光學設計的體會,算是日記,如有可能,也做為同行的相互交流。
我的Emaillanfier@sina.com.cn
我只能算個初級的光學設計者。大學的光學儀器專業的知識,在10多年的IT工作中,幾乎喪失殆盡。
由于個人的原因打算重新進入光學設計的領域,現在進行這個行當--好處是有很多資料可以借鑒,光學設計軟件也很多,同時30多歲的人,記憶力不行,但理解力正是高峰位置。壞處是很多有關數學的東西已經不很清楚,而這是光學設計很重要的部分。
說到光學設計,不能不提到我現在用的光學設計軟件ZEMAX。這個軟件可以極大的提高光學設計進程。
但也僅僅而已,很多初學光學設計的人,以為ZEMAX可以使得他們可以借助這個系統“自動”的設計或者優化出一個好的光學系統。他們認為有好軟件,有好的硬件,只要自己稍微畫畫圖,畫上一到幾個鏡頭的圖。ZEMAX就可以自動找到最優化的光學設計。我要說,錯了,ZEMAX沒有這個能力!
即使是一個很好的初始的設計思路,要達到最后的目標,你還需要指點ZEMAX采用你的步驟一步一步達到最后的最優設計。你始終是這個系統的總設計師,而不是一個忠實肯干的仆人的主人,可以輕易得到結果的。
當然,如果你要設計的系統極為簡單,然后就是想看看設計的感覺,那是很容易的。比如你打算設計一個沒有球差的非球面單透鏡,而且在單色光下工作。ZEMAX只要幾分鐘就可以得出你滿意的結果。
但實際的光學系統,往往要復雜的多。根據我的個人學習經驗要掌握光學設計必須要有如下的準備:
1)熟練的扎實的光學理論基礎
建議的書籍是:大學的《應用光學》教程,最好是最近幾年的,老的不是不好,但有大量的公式推導,上來就肯,估計馬上就暈了。
2)大量的例子參考
建議的書籍是:《光學設計手冊》,對于上邊的例子最好能找幾個仔細分析看看,結合《應用光學》的講解,這樣在腦子中就有了一些概念。
3)相關的可以使用的軟件
ZEMAX是不錯的軟件。但正版的ZEMAX是非常昂貴的!同樣的軟件比如Code V等都是可以使用的,不在于具體的軟件,而在于熟練可以使軟件為自己服務。
4)應用到實際中的設計例子
只有應用,才是最后解決問題之道。
最后要說的是,
我認為光學設計是一門專業科學,它雖然需要智力和技巧去掌握,但更重要的還是扎實的基礎和實實在在的掌握。光學設計不是可以朝發夕至的行業,這里應該看不到IT網絡的一夜暴富;但掌握它,它卻是能成為可以吃一生的飯食。
這對于我來說,已經足夠了。常用電腦的人,都知道短短幾年Windows更新了多少版本,Office有多少版本,每個版本的使用都有不小的差異。但光學設計基本已經不會有太大的改變。現在雖然有的非球面的設計,但99%的透鏡應用還是球面的。
想掌握一門不需要一輩子拼命更新的生存技能么?考慮一下光學設計吧
來源:網絡轉載
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