光闌的移動(dòng)對(duì)像差的控制 5>S)+p
【說(shuō)明】 Og9:MFI
這個(gè)教程是參照Lens Design 的6.3 章節(jié)內(nèi)容編寫(xiě)的。目的是總結(jié)一下個(gè)人學(xué)習(xí)的體會(huì)。發(fā)表出來(lái)的原因是供光學(xué)設(shè)計(jì)的同行相互學(xué)習(xí)和交流。我發(fā)現(xiàn)，國(guó)外的教科書(shū)的最大好處就是，它們?cè)谀憧吹臅r(shí)候，時(shí)刻調(diào)動(dòng)你的腦子；就是說(shuō)在教你數(shù)數(shù)的時(shí)候，也是12345 789，然后問(wèn)你中間應(yīng)該是什么？而不是像國(guó)內(nèi)的很多教科書(shū)一樣，直接說(shuō)123456789，這樣容易給學(xué)生帶來(lái)惰性，而僅僅是簡(jiǎn)單去背誦，這樣的壞處是可能抑止了學(xué)生的獨(dú)立思考和創(chuàng)造性。我一向認(rèn)為中國(guó)的背誦功夫是世界一流的J。 Qjd<%!]+\
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【正文】 w 8(z\G_0
我們知道通過(guò)彎曲單透鏡的曲率，可以對(duì)球差進(jìn)行控制（問(wèn)：為什么彎曲單透鏡曲率就可以控制球差？）；但是在單透鏡曲率不變而且尺寸也不變化的時(shí)候，移動(dòng)光闌的位置不會(huì)對(duì)球差有任何影響；（為什么？）但是光闌的移動(dòng)確會(huì)引起慧差和像散的變化。對(duì)于這些離軸的像差，我們隨后的章節(jié)將會(huì)更詳細(xì)的說(shuō)明和解釋。 g I@I.=y
這里我們僅僅說(shuō)明光闌的移動(dòng)對(duì)像差的影響，我們采用的例子是一個(gè)單透鏡，對(duì)等凸透鏡。采用BK7 玻璃，焦距是400，開(kāi)始的光闌在第一面上。光闌的口徑是40，視場(chǎng)角是5度。透鏡的厚度是4。請(qǐng)先把這個(gè)透鏡情況，通過(guò)計(jì)算放置在ZEMAX 文件中。（問(wèn)：透鏡的曲率項(xiàng)目，也就是zemax 中的半徑項(xiàng)目是如何計(jì)算和確定的？） p JM&R<i:
由于透鏡的厚度，一開(kāi)始這個(gè)透鏡的焦距不是嚴(yán)格的400，我們可以通過(guò)如下的方式進(jìn) ]"VxEpqhM
行調(diào)整：在透鏡兩個(gè)面的半徑上都設(shè)置器為變量，也就是半徑的后邊有個(gè)“V”（如何設(shè)置？）。 ZRj&k9D^U
然后在最后一面的厚度上設(shè)置M-solve 參數(shù)（如何設(shè)置？），確定到后焦距的距離。 :o}LJc)|
然后在優(yōu)化參數(shù)的編輯器MFE 上，按照下邊的設(shè)置（如何設(shè)置？）： rFG_ CC2
Operand Target Weight }"6
PM)s
EFFL 400 1 9=p/'d 8
然后進(jìn)行優(yōu)化，我們發(fā)現(xiàn)焦距現(xiàn)在是精確的400。 ,2`FSL%J
觀察最后的結(jié)果，我們可以注意到，透鏡的曲率都有變化，但這個(gè)透鏡仍然是對(duì)等雙凸透鏡（zemax 本身優(yōu)化方法確定），這個(gè)和在最后一個(gè)面的曲率上采用F-solve 的方式是不一樣的，F(xiàn)-solve 通過(guò)單獨(dú)調(diào)整后一個(gè)面的曲率確保焦距達(dá)到用戶需要的數(shù)。（問(wèn)：F-solve 的原理是什么？M-solve 找到的焦點(diǎn)位置，是什么樣的焦點(diǎn)位置？） ,2Q5'!o
現(xiàn)在我們繼續(xù)，設(shè)置MFE 如下的參數(shù)： #A9rI;"XI
Operand Target Weight !ZzDSQ ;
EFFL 400 1 s =83a{#K
SPHA (none) 0 uu;1B.[b
COMA (none) 0 3s$vaV~(a
ASTI (none) 0 2#`9OLu8X
以上的目的是：通過(guò)設(shè)置Weight 為0，而可以觀察球差，慧差，像散的情況。我們選 n>?eTlO3
擇MFE 的更新（如何更新？）功能，這樣馬上就會(huì)在Value 項(xiàng)目中顯示各自現(xiàn)在的像差情況。注意這里的單位是多少個(gè)波長(zhǎng)。 4-~S"T8<u
Operand Target Weight Value [^ eQGv[S
EFFL 400 1 400 V8" m _
SPHA (none) 0 1．713 m-MfFEZ
COMA (none) 0 -4.8702 rtZEK:.#
ASTI (none) 0 6.4049 t-VU&.Y
如果不了解具體的數(shù)的意思，請(qǐng)不要著急，以后我們會(huì)解釋?zhuān)覀兿瓤赐ㄟ^(guò)移動(dòng)光闌，對(duì)像差的影響。 xw~ 3x*{
我們?cè)诘谝幻媲斑吋右粋�(gè)面，并設(shè)置這個(gè)面為光闌面（如何設(shè)置？）。然后我們修改它到透鏡第一面的厚度，我們按照10 為步進(jìn)增加，每次調(diào)整以后我們都觀看MFE 中的球差，慧差和像散的變化（可用Excel 做記錄，做到厚度是200 就可以了）。注意，要確保透鏡的口徑參數(shù)是可以浮動(dòng)，而不是采用U 參數(shù)固定的（如何設(shè)置？）。 L_Lhmtm}m
我們會(huì)發(fā)現(xiàn)在整個(gè)過(guò)程中，球差沒(méi)有變化，是常量。而慧差是線性變化，并且有個(gè)位置慧差是0，就是慧差沒(méi)有了。像散是個(gè)拋物線的變化樣子，而最低點(diǎn)基本和慧差變?yōu)? 的位置相同。這個(gè)位置大約在光闌離開(kāi)透鏡160mm 左右的位置。 I9O%/^5^[w
我們可以采用zemax 找到這個(gè)點(diǎn)：去掉透鏡半徑的變量符號(hào)“V”，在光闌的厚度位置 -~WDv[ [
添加變量符號(hào)“V”，然后在MFE 中，選擇default merit function。選擇缺省設(shè)置。然后選擇優(yōu)化（請(qǐng)實(shí)際操作）。最后我們發(fā)現(xiàn)，這個(gè)位置是161.35。 (Kb_/
這就是移動(dòng)光闌對(duì)像差的控制。
