反射式光学系统的设计.doc

反射式光学系统 在本次学习中你将学习如何新建一个反射系统模型，如何添加一个非球面，如何添加一个偏心表面，非球面系统的优化方法，变焦系统等。 符号规则 厚度：在反射系统中，厚度值的符号随反射次数的变化而变化，偶次反射之后为正，奇次反射之后为负。在下一次反射之前，厚度值符号一直不变。 半径：曲率中心在顶的右侧则为正，在左侧为负。 双通表面和系统 在某些反射系统中，其中一些表面被光线“看到”两次，例如在双通系统中，此类表面必须输入两次或更多次，每次光线命中表面均算一次。在优化此类系统中，必须将这些表面结组，这样曲率（通常也包括厚度值）就不会独自改变。这时最好使用拾取功能。 反射系统数据 表面数据 1选择File-new，在CodeV示例中选择cv_lens:maksutov.len，单击确定。 2接收示例文件的值（F数10，波长546.1，物体视场角0o和1.5o）。 下面是其表面数据。 注意，表面3stop和表面4的折射类型为反射，厚度3的符号为负（反射1次），而厚度4为正（反射2次）。还请注意，这里某些值是相同的，表面2和4的半径，它们代表相同的物理表面。现在，它们是独立变量，但是您需要进行更改以便使用拾取功能。 3右键单击4的Y半径，选择“拾取Pickup”，显示拾取编辑器。 4在参数字段中选择（与依赖参数相同same as dependent parameter）或着Y半径，在表面字段中选择2，比例为1，偏移为0，单击确定。 5在LDM窗口内，右键单击表面3上的厚度，并选择拾取。如下 6在参数字段中选择（与依赖参数相同same as dependent parameter）或着厚度，在表面字段中选择2，比例为-1，偏移为0，单击确定。 7表面3stop和表面4输入表面名称Primary和Secondary，说明3是主镜4是次镜，如下所示。这在稍后的添加孔径和档光时会非常有用。 现在LDA窗口如下，小P表示拾取。灰色单元格由程序决定，因此不能直接编辑。不过可以改变这些单元格的状态。 孔径问题 CodeV中的孔径类型 在前面的例子中，LDA中Y-full Aperture代表光线穿过表面的最外面部分，在这些孔径外侧的光线会被挡住。在本例中，我们需要另外一种孔径类型，即档光，它可以阻止光线进入某个半径内。在CodeV中还有其它两种孔径类型，称为边缘和空洞，它们通常在非序列NSS系统中使用，在这里不作讨论。 尽管对于主反射镜使用空洞孔径类型看起来更为直观，但对顺序精通系统（如本例），适合使用的孔径类型为档光孔径。档光孔径在CodeV中起到两种作用： 它可以阻止光线命中档光内部的表面 它可以告诉绘制选项不要绘制档光内部的表面。 虚拟表面 在某些反射系统中，为了防治档光，可能需要插入虚拟表面，以便对表面物理配置进行正确建模。这是由于顺序光线追迹的本质特性所致。尽管物理镜头和镜头图片可能显示出，中间光线将会被特定表面（如表面4）背侧挡住，但它们并不会被挡住，除非其中存在一个表面（如表面2）。这是由于在顺序系统中，表面4的存在只是为了在光线命中表面3（系统中的主反射镜）之后能追迹光线。 由于本例子中具有与次反射镜表面4重合的折射表面2，因此不需要虚拟表面。但在其它系统中，您需要添加虚拟表面（通常为空气对空气），以便能在正确位置放置档光。 输入档光 在这个例子中，我们需要输入两个档光，一个是次反射镜，另一个是位于主反射镜上，代表反射镜的空洞。该例子已经定义了一些空洞和档光，但为了学习如何使用光线追迹来确定正确的档光，我们可以先删除所有的孔径，在输入我们需要的两个档光。 1选择Review-Aperture，显示孔径检查窗口 我们可以看到，该例子已经定义了5个孔径类型，选择所有的孔径类型如图，右键删除孔径。 2运行Tools-macro manager-mutilities-setvig.seg宏，单击确定，这样可以确保所有的参考光线正确追迹。 打开Display-view lens查看镜头对话框，在“镜头图”选项卡上，点击“绘制反射镜背后阴影”复选框，并从“表面编号”列表中选择一种颜色添加表面编号标签。 在“光线属性”选项卡上，选中“隐藏CA被阻挡/遮挡的光线”复选框，点击确定。 显示如下的输出窗口： 选择Analysis- Diagnostics-Real ray trace，在“光瞳/视场光线追迹”选项卡上，选择2作为参考光线编号，视场2作为视场编号，点击确定。 显示下面的输出框： 可以看出，表面4的Y高度1.60237是表面2的档光半径，像面上的Y高度2.64603作为主反射镜3的档光半径是比较合理的。 在LDA表格中，右键点击表面2的孔径，选择“表面属性”，把表面2的Y半孔径改为1.60237。 表面类型改为“档光”, 在表面属性窗口