衍射光学-墨光科技-光学

SYNOPSYS提供可以简化设计自由曲面的过程。阅读帮助文件中的FFBUILD。我们将展示如何设计一个具有自由曲面的反射系统。

第1步是初略的列出几何图形。这里有一个离轴三反镜的例子:光将从表面1的左侧进入，打到2，3和4的反射镜，光学照明，然后进入5处的图像平面。这是FFBUILD的输入：

FFBUILD

SYSTEM

ID EXAMPLE FFBUILD

OBB 0 2 25 0

W***L CDF

UNI MM

CFOV

END

GEOM

2MIRROR 0 0 140

3MIRROR 0 40 30

4MIRROR 0 40 120

5IMAGE 0 -30 60 -10 10

END

SHAPES

2ZERN

3ZERN

4ZERN

END

在该输入中，程序已经在表面1和2之间的全视场上边缘光线，与表面3相交的点与该表面的通光孔径半径（CAO）之间的差值上，指1定了1mm的下限。 结果，如果该交叉点落在该通光孔径内，则评价函数会受到优化，但是如果光线通过该孔径，则不会被优化。 该程序还为反射镜分配了DCCR表面属性，因此，默认的通光孔径是在子午面的光线所要求的极值点之间，而不是默认的顶点处。 剩余的CCLEAR项控制每个反射镜对和其他反射镜之间的视场顶部和底部的上边缘光线和下边缘光线之间的间隙。 有许多组合，它们都必须受到控制。

现在你知道如何使用这个程序了，但是我们能做些什么不同的呢?这种设计达到衍射极限，但在全视场的MTF要比在轴上低得多。这是为什么呢?由于镜头前面有光阑，我们正在校正畸变，光学，因此图像必然会显示cos ** 4变暗。 事实上，在41.3度的视场角，这意味着边缘比中心暗32％。 它如何做到这一点？ 通过改变有效F /number！ 我们输入命令

FN 0 FN 1

并且观察到轴上F/number大约是2.7时，在边缘处子午方向是6.2，光学设计软件，在弧矢方向是3.5。F/number越高，Airy衍射斑的尺寸越大，衍射光学，在Y方向的截止频率越低。这就是MTF曲线告诉我们的。

如果这种情况令人满意，我们就完成了。 但是我们假设你真的希望在视场上照度均匀分布。 除非你让畸变变大，否则你无法得到这样的结果。 如果您计划设计完成以后以电子方式进行补偿，这可能不是问题。 接下来执行如下操作：

1.删除（或注释掉）SEARCH输入的SPECIAL AANT部分中的那一命令行，这些命令行在三个视场点为主光线的YA中提供目标。

SKIP

M 1.35 10 A P YA 1 Μ .945 10 A P YA .7

M .54 10 A P YA .4

EOS

2.添加一些新的要求。 这些将控制五个视场点的相对照度。

M1 1 A P ILLUM .2

M 1 1 A P ILLUM .4

M 1 1 A P ILLUM .6

M 1 1 A P ILLUM .8

M 1 1 A P ILLUM 1

3.由于视场的边缘处的F /number现在将更小 - 这更难校正，我们将外部两个视场的权重从3.0增加到4.0。

MI

MII0 1 A P OPD 1 0 -1

现在在DSEARCH上运行此版本，镜头结构非常不同。 我们进行了一些优化，并注意到全视场的下边缘射线正在快速消失，因此我们将命令行添加到评价函数上

M0 1 A P OPD 1 0 -1

并再次优化。 镜头更好。