作為基本說明,opticstudio從點光源發射一束圓形的光線進入系統的入射光瞳(ep),以使入瞳受到均勻照明(入瞳中中xy方向均勻曉明,角度空間不均勻照明)。 對於離軸場點,最好使用壓縮和移動的橢圓形網格而不是圓形射線網格來進行某些opticstudio計算。為了從圓形到橢圓形的光線轉換,opticstudio使用了一種稱為漸暈係數的引數:
vcx:漸暈壓縮x
vcy:漸暈壓縮y
vdx:漸暈偏心x
vdy:漸暈偏心y
tan:切向旋轉(繞z軸旋轉)
壓縮和偏心方程由下式給出:
opticstudio通過單獨調整所有場點的上述5項來自動計算漸暈係數,以使每條邊緣光線(±y軸和±x軸)都能一直貫穿光學系統,同時覆蓋入瞳內的最大區域 。
至於為什麼要首先使用漸暈因子,您需要了解序列模式的假設。 某些計算依賴於被稱作高斯積分(gq)的演算法。該演算法在具有定義數量的臂和環的極座標系中追跡通過光學系統的光線。 儘管高斯積分不需要追跡4條邊緣光線,但它們對於使用高斯積分演算法視覺化漸暈係數的需求很有用。 高斯積分可以完全根據追跡到影象平面的環數,在出瞳(xp)中重新建立精確的多項式波前像差,直到給定的階數。高斯積分的優勢在於速度。 例如,要為任意離軸系統重新建立5階波前像差,它僅需追跡18條光線即可獲得所有像差。
但是,為了使波前計算正確,所有發射的光線必須首先使其到達像平面。 當系統中具有離軸場點時,初始光束不會看到一組旋轉對稱的光學元件,而是看到一系列偏移的圓形光學元件。 這些光學器件會產生類似於「貓眼」的效果,這種效果被稱為漸暈。可以用壓縮和偏心的橢圓來近似「貓眼」:
當具有漸暈現象時,4條邊緣光線不會穿過光學系統。因此,高斯積分演算法不再100%有效。但是,通過應用漸暈係數的壓縮和偏心,所有邊緣光線都會使其通過光學系統。由於漸暈係數僅僅是線性位移和偏移,因此,如果所有4條光線均通過系統,則可以在數學上重建整個波前像差。
在「設計鎖定」過程中,漸暈因數被刪除,並用「圓孔」代替。這是因為所有相同的像差都可以通過簡單地在網格上跟蹤追跡更多的光線來直接進行計算。另外,非序列模式會追跡光線網格,因此此選項使序列系統與非序列系統建模更能保持一致。但是,在優化過程中,速度和效能將受到重大影響。
儘管高斯積分在數學上對所有波前像差都是正確的,但它通常僅代表透鏡的理想化版本。 物理上現實的鏡頭可能具有非點光源,偏心/傾斜元素,散射等。因此,對「真實」光的更「真實」的表示就是僅使用最初發出的光線。通過消除漸暈因素,opticstudio可以使檔案的序列版本更符合實際,並且更類似於檔案的非序列版本。
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