如何設(shè)計(jì)一個(gè)單透鏡(1)
本系列共三篇文章,旨在介紹如何使用OpticStudio序列模式界面進(jìn)行操作。本文以單透鏡為例,介紹了設(shè)計(jì)透鏡的基本過(guò)程,包括構(gòu)建系統(tǒng)(第1部分)、分析其性能(第2部分),以及根據(jù)所需的指標(biāo)參數(shù)和設(shè)計(jì)約束對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化(第3部分)。
請(qǐng)注意,OpticStudio中的波長(zhǎng)總是以微米為單位輸入的,而不考慮系統(tǒng)的鏡頭單位!也支持對(duì)單個(gè)波長(zhǎng)進(jìn)行加權(quán),但是在這個(gè)設(shè)計(jì)中,我們將保持所有的權(quán)重統(tǒng)一。按下窗口右上角的“X”鍵關(guān)閉波長(zhǎng)數(shù)據(jù)對(duì)話框。 插入表面 一旦確定了系統(tǒng)設(shè)置,就可以將每個(gè)表面的特定信息輸入鏡頭數(shù)據(jù)編輯器(Lens Data Editor)。重申一下,鏡頭數(shù)據(jù)編輯器中的每一行表示一個(gè)表面。因此,由玻璃分隔的兩個(gè)表面組成一個(gè)單獨(dú)的元件。因此,對(duì)于單透鏡,總共需要4個(gè)表面: 物面(OBJ):光線發(fā)出的位置。 透鏡的前表面:光線進(jìn)入透鏡的地方。對(duì)于這個(gè)設(shè)計(jì),這里也是光闌(STO)。 透鏡的后表面:光線從后表面射入空氣。 像面(IMA):光線追跡停止的位置(始終是最后一個(gè)表面)。 默認(rèn)情況下,鏡頭數(shù)據(jù)編輯器中只包含三個(gè)表面。可以通過(guò)按鍵盤(pán)上的<Insert> ,或通過(guò)在表面上<右鍵單擊>并選擇插入表面(Insert surface),將表面添加到鏡頭數(shù)據(jù)編輯器中。使用此方法,將在高亮光標(biāo)當(dāng)前所在的行之前添加一個(gè)表面。要在當(dāng)前表面之后添加另一個(gè)表面,按下鍵盤(pán)上的<Ctrl + Insert>或右鍵單擊當(dāng)前表面,然后選擇插入后續(xù)面(Insert after)。 由于光闌位于單透鏡的前表面,所以在表面1之后插入另一個(gè)表面(表示透鏡的后表面)。 鏡頭數(shù)據(jù)編輯器中的標(biāo)注(Comment)列對(duì)于跟蹤每個(gè)表面表示的內(nèi)容非常有用。要為一個(gè)表面輸入注釋,請(qǐng)高亮該單元格,并鍵入所需的文本。完成后,點(diǎn)擊<Enter>或使用箭頭鍵將光標(biāo)移動(dòng)到另一個(gè)單元格。在設(shè)計(jì)進(jìn)程中編寫(xiě)注釋是一個(gè)很好的習(xí)慣。對(duì)于單透鏡,通過(guò)在鏡頭數(shù)據(jù)編輯器中的每個(gè)適當(dāng)單元格中鍵入以下文本來(lái)標(biāo)識(shí)每個(gè)表面。 輸入鏡頭數(shù)據(jù) 單透鏡由N-BK7玻璃制成。在OpticStudio中,材料用于區(qū)分透鏡前后表面。想通過(guò)輸入材料類(lèi)型來(lái)區(qū)分兩個(gè)表面,只需在透鏡數(shù)據(jù)編輯器中的適當(dāng)單元格中鍵入材料名稱(本例中為N-BK7)。 OpticStudio自動(dòng)將這種材料類(lèi)型識(shí)別為內(nèi)置玻璃庫(kù)(Glass Catalog)中編譯的眾多玻璃之一。玻璃庫(kù)包含了世界各地制造商提供的數(shù)百種玻璃的所有必要信息。OpticStudio將自動(dòng)在其數(shù)據(jù)庫(kù)中查找這種玻璃,以確定每種設(shè)計(jì)波長(zhǎng)下材料的折射率。 一旦將玻璃類(lèi)型輸入到透鏡數(shù)據(jù)編輯器中,單片透鏡的透鏡厚度就可以輸入到表面1(Surface 1)的厚度欄中。由于厚度是沿光軸到下一個(gè)表面的距離,這就稱為透鏡元件的中心厚度。作為起始點(diǎn),可以使用4 mm的厚度,因?yàn)樗强讖綖?5 mm透鏡的合理中心厚度。在表面1的厚度列中鍵入一個(gè)值4。注意,這個(gè)參數(shù)稍后將被設(shè)置為優(yōu)化變量。 同樣,第一個(gè)表面的曲率半徑和透鏡后表面與像面之間的厚度不需要預(yù)先確定,因?yàn)樗鼈儗⒈辉O(shè)置為優(yōu)化變量。目前,我們將保持表面1的曲率半徑為無(wú)窮大,并將表面2的厚度更改為100mm。將值100輸入到表面2的厚度列中。 |
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silence唯愛(ài):謝謝,學(xué)習(xí)了,希望能多多分享文章,小白漸進(jìn),謝謝~(2019-10-17)
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