课程六十六:
5q0L<GOrj 离轴反射式
光学系统初始结构设计根据现代光电信息技术对信息发送、接收、转换、传递与存储功能的特殊需求,光学面形可由不规则、复杂非对称的自由曲面随意组合而成。光学中的自由曲面是指无法用球面或非球面系数来表示的曲面,主要是指任意非传统、非对称的曲面,以及微结构数组和
参数向量表示的任何形状的曲面。采用先进的数控超精密制造技术可直接加工出自自由曲面光学镜面,能达到亚微米量级面形精度与
纳米量级的表面粗糙度。自由曲面广泛的应用在以下领域:投影
镜头、衍射光学器件、头盔式显示器、车灯反射面、
LED 照明系统、汽车 HUD 抬头显示、离轴系统等等。本文将展示使用 SYNOPSYS 软件进行离轴反射式
光学系统初始结构的设计第一步是绘制设计简图。这是一个有三个反射镜的例子,如下图所示。
光线从表面1的左侧进入,依次经过位于2,3,4处的反射镜,然后进入5处的像面。
_J!^iJ (L*GU 7m; 初步构建出光学系统的结构后,便可以上图视角建立以表面1中心位置为原点o,x方向坐标均为0的yoz平面坐标系,得到大致的2、3、4、4处反射镜以及像面的平面坐标:第2反射镜:(0,0,140)第3反射镜:(0,40,30)第4反射镜:(0,40,120)第5反射镜:(0,-30,60)根据格式编写以下 FFBUILD 初始结构搜索宏文件:
?"9h-g3`x} *I(6hB 该系统物方参数设定为无限远物,视场角2w=4,入瞳半径为12,可见光波段下工作,系统单位为mm,且最终像面的大小为14*14mm。运行该宏文件得到光学系统初始结构:
"5V;~}=S P 0.cF]<m 可以发现初始结构上各反射镜的位置与构想的位置较为接近,但是系统并没有聚焦,所以我们使用搜索初始结构自动生成的
优化宏对该结构进行一次初步的优化:
tRdf:F\X 请评论留言获取代码
'%rT]u3U ;bB#Pg 可以发现初始结构形状已经发生了变化:
9O3 #d Wn=sF,c 现在,像处于正确的位置,以及光线很好的经过所有的反射镜并且没有发生遮挡。可以查看现在的结构数据:结构数据:
"V>}-G& #-;W|ib%z 基本参数:
FYYc+6n 1 jidBzu< 畸变:
~JXz w1)TnGT 色差(光学系统由纯反射镜组成所以色差为0):
@vlP)" F<I*?${[ 1视场标准点列图:
n>ui'}L d^}p#7mB\ 至此,一个离轴反射式的光学系统的初始结构就搭建完毕了,各位读者可以自行尝试对本文案例的搭建,也可以尝试自行设计出另外的结构进行尝试搭建,后续课程中将会继续对该类光学系统的面型选择以及优化进行讲解,感谢阅读。
*2X~NJCt [ 此帖被小火龙果在2024-04-01 09:53重新编辑 ]