如何優(yōu)化非序列光學(xué)系統(tǒng)
這篇文章介紹了一種優(yōu)化非序列光學(xué)系統(tǒng)的方法。內(nèi)容包括使用像素插值(Pixel Interpolation)、探測(cè)器數(shù)據(jù)合集(光照時(shí)刻數(shù)據(jù))和正交下降優(yōu)化器。
最后一個(gè)NSDD操作數(shù)與一個(gè)OPGT操作數(shù)相結(jié)合,以保持探測(cè)器上的最小光通量。我們把這個(gè)值設(shè)為25,因?yàn)檫@是探測(cè)器上的初始光通量。如果這個(gè)操作數(shù)不存在,那么完全移除反射鏡就有可能使評(píng)價(jià)函數(shù)值為0!如果沒(méi)有能量落在探測(cè)器上,質(zhì)心強(qiáng)度和RMS半徑為零,這就是我們的評(píng)價(jià)函數(shù)目標(biāo),但顯然是不合理的。這個(gè)“解”強(qiáng)調(diào)了定義良好的評(píng)價(jià)函數(shù)的重要性。在優(yōu)化過(guò)程中,OpticStudio會(huì)想方設(shè)法將評(píng)價(jià)函數(shù)變?yōu)榱,但它不管系統(tǒng)的物理意義是怎樣的。 自由曲面反射鏡 自由曲面通常被描述為多個(gè)低階多項(xiàng)式,如樣條曲線或貝塞爾曲線。它們通常用來(lái)描述渦輪葉片、車身和船殼等形狀。 然而,在光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),保留基本圓錐曲線部分的概念,并使該部分向自由曲面形式偏離,是非常有助于設(shè)計(jì)的。原因很快就會(huì)揭曉。我們將使用擴(kuò)展多項(xiàng)式面(Extended Polynomial Surface)物體,這個(gè)表面可由以下形式的方程描述: 第一項(xiàng)是光學(xué)設(shè)計(jì)中所鐘愛(ài)的標(biāo)準(zhǔn)圓錐非球面,用于設(shè)計(jì)球面、橢圓、拋物面、雙曲面、反射面等等。第二項(xiàng)表示從該表面出發(fā)的一系列越來(lái)越高階的多項(xiàng)式形變。多項(xiàng)式是x和y的冪級(jí)數(shù),第一項(xiàng)是x,然后是y,接著是x*x, x*y, y*y等。有2個(gè)1階項(xiàng),3 個(gè)2階項(xiàng),4個(gè)3階項(xiàng),以此類推。最高階為20,由此可創(chuàng)建最多230個(gè)多項(xiàng)式非球面系數(shù)。位置值x和y除以歸一化半徑得到的多項(xiàng)式系數(shù)是無(wú)量綱的。在本設(shè)計(jì)中,多項(xiàng)式的最大階數(shù)限制在20項(xiàng)以內(nèi),因此最大的自由曲面偏差為x^0*y^5和x^5*y^0。在實(shí)際設(shè)計(jì)中這既不是必要的也不是建議的,只是在設(shè)計(jì)過(guò)程中可供選擇而已。 現(xiàn)在,如果我們使用全局繪圖,可以在掃描反射鏡曲率半徑時(shí)顯示中心像素強(qiáng)度。 |
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