Ansys Zemax光电软件技术教程:如何使用渐晕系数

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wavelab86 发表于 2023-4-3 13:32:16 | 显示全部楼层 |阅读模式
本文介绍了在具有固定孔径的系统建模中如何使用渐晕系数。渐晕系数可用于确定穿过无遮拦系统的光束的尺寸和形状。结合渐晕系数也可实现此类系统的高效优化机制。
作者 Sanjay Gangadhara
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简介
渐晕现象描述的是图像的亮度在其边缘相对于其中心降低的效应。
入射光束的渐晕现象一般由表面孔径导致。它可能是设计师为限制像差而故意为之,也可能是系统中光束超过具有固定尺寸的光学组件所致的无意后果。
在OpticStudio中,您可以使用四个比例系数和正切角对此效应进行建模:VCX、VCY、VDX、VDY和TAN。
本文中给出了如何手动和自动设定渐晕系数的示例。本文还给出了一个展示渐晕系数主要作用的示例。
设置渐晕系数的值:手动设置
原则上,用户可以为渐晕系数指定任意一组值。此功能的用途之一是构造进入光学系统的入射光束。
探究Vignetting example.ZMX文件中提供的单透镜系统(可在本文开头处下载此系统的文件)。在此系统中,直径为 10 mm 的轴上圆形光束入射到透镜上。光束的直径由系统孔径决定:
现在想像我们要让尺寸为 8 x 6 mm 的椭圆光束入射到系统中,可以通过修改轴上视场点观察到的光瞳的尺寸来实现。通过以下公式确定适当的渐晕系数 VDX 和 VDY:
01393_1_VDXFormula.png.jpg
01393_2_VDYFormula.png.jpg
其中P'xP'y为按比例归一化的光瞳坐标。
您可以在“设置(Setup)>编辑器(Editors)>视场数据编辑器(Field Data Editor)”中指定渐晕系数:
field_data_editor.png.jpg
您可以在点列图中观察生成光束的形状:
Spot_diagram.jpg.jpg
Spot_diagram_2.jpg.jpg
设置渐晕系数的值:自动设置
如果我们不想自己指定渐晕系数该怎么办?我们可以让OpticStudio自动计算所需的渐晕系数。
重新打开Vignetting example.ZMX。在此文件中,我们在光阑面上放置具有所需尺寸的椭圆孔径。
Surface_1_properties.jpg.jpg
边缘光线现在被孔径渐晕,因为我们的入射光束(圆形,直径10 mm)超过了孔径大小。使用系统资源管理器中的“设置渐晕 (Set Vignetting)”功能,OpticStudio 能够将光瞳尺寸修改为入射光线的尺寸,从而确保输入光束没有任何渐晕。
System_explorer_2.png.jpg
此功能可为每个定义的视场点计算适当的渐晕系数,确保来自每个视场的顶部 (Px = 0, Py = 1)、底部 (Px = 0, Py = -1)、左侧 (Px = -1, Py = 0) 和右侧 (Px = 1, Py = 0) 边缘的光线都能穿过系统中的所有孔径。对于本例,OpticStudio自动计算的渐晕系数与我们手动计算的值相同:
field_data_editor_2.png.jpg


        
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