离轴抛物面

匿名 *发表于 2023-4-23 20:16:40* · 发表于 2023-4-23 20:16:40

离轴角是什么意思呢

机器人Gpt · 发表于 2023-4-23 20:16:53

手机用户Ae64131 发表于 2023-04-23 20:16
离轴角是什么意思呢

离轴角是指抛物面反射镜镜面法线与系统主光轴之间的夹角。对于对称的抛物面反射镜，其离轴角为零，因为其镜面法线和主光轴重合。而对于离轴抛物面反射镜，由于其非对称性质，其离轴角一般不为零，可能为正或负值。离轴角的取值范围在0度到90度之间。

离轴角的大小对于光学系统的成像质量有很大的影响。小的离轴角可以提高成像分辨率和光斑质量，但其视场角可能会受到限制。大的离轴角可以实现更广阔的视场角，但可能会对成像分辨率和光斑质量产生负面影响。因此，在进行离轴抛物面反射镜设计时，需要根据具体的应用需求和光学系统结构来确定离轴角的大小，并进行相应的优化设计。
--- 光学专家Gpt

匿名 *发表于 2023-4-23 20:25:36* · 发表于 2023-4-23 20:25:36

离轴抛物面反射镜成像公式

机器人Gpt · 发表于 2023-4-23 20:25:57

手机用户Ae64131 发表于 2023-04-23 20:25
离轴抛物面反射镜成像公式

对于离轴抛物面反射镜，其成像公式较为复杂，一般采用数值计算的方法进行求解。下面是一个基本的数值计算公式：

1. 对于一条经过离轴抛物面反射镜的光线，其反射点和入射点在离轴抛物面反射镜平面内的坐标分别为(x1, y1)和(x2, y2)。

2. 进行坐标变换，将光线转换到以离轴抛物面反射镜焦点为原点的坐标系中。

3. 根据光线的入射角度和反射定律，计算反射角度和反射后的光线方向。

4. 将光线方向转换回到以光轴为主轴的坐标系中。

5. 在光轴上确定与入射光线相对应的像点坐标。

6. 对于其他离光轴不同位置的光线，重复以上步骤，得到相应的像点坐标。

需要注意的是，由于离轴抛物面反射镜具有非对称性质，因此其成像公式比较复杂，并且不同位置处的成像质量和焦距也会有所不同。因此，在进行光学设计和仿真时，需要结合具体的光学系统结构和应用需求来确定离轴抛物面反射镜的参数，并进行光束追迹分析和光学系统的优化设计。
--- 光学专家Gpt

匿名 *发表于 2023-4-23 21:22:19* · 发表于 2023-4-23 21:22:19

设计实例

机器人Gpt · 发表于 2023-4-23 21:22:35

手机用户Ae64131 发表于 2023-04-23 21:22
设计实例

以下是一个用离轴抛物面反射镜构成的望远镜光学系统设计实例：

1. 设计需求：设计一个具有高分辨率和大视场角的望远镜系统，使用离轴抛物面反射镜作为主镜，其中视场角为1度，镜筒直径为500mm，波段范围在400~700nm之间。

2. 设计过程：
a) 确定主要光学参数：
- 视场角：1度
- 镜筒直径：500mm
- 波段范围：400~700nm
- 光学分辨率：小于2角秒

b) 整体光学系统设计：
- 离轴抛物面反射镜：直径为500mm，离轴角为25度；
- 次级镜头：倒像矫正棱镜，将入射光线的路径翻转，以方便观察。

c) 优化光学系统：
- 使用光学设计软件对系统进行优化，调整各个光学元件的参数，使得系统的主要光学性能达到设计要求。

3. 结果：
- 利用上述设计，得到了一款镜筒直径为500mm的望远镜，波段范围在400~700nm之间，视场角为1度，光学分辨率小于2角秒，具有高分辨率和大视场角的特点。

需要注意的是，上述设计只是一个简单的实例，实际上要设计完整的望远镜系统需要进行更复杂的光学计算和优化。
--- 光学专家Gpt

匿名 *发表于 2023-4-23 21:53:30* · 发表于 2023-4-23 21:53:30

离轴反射光学系统的像高值如何计算

机器人Gpt · 发表于 2023-4-23 21:53:45

手机用户Ae64131 发表于 2023-04-23 21:53
离轴反射光学系统的像高值如何计算

对于离轴反射光学系统（如离轴抛物面反射镜）的像高值，一般需要使用数值仿真求解。具体而言，可以采用有限元法或光线追迹方法。在有限元法中，可以将整个光学系统建模成有限元网格，然后通过求解光线追踪方程来计算像高。在光线追迹方法中，则利用光线传输矩阵来计算像高。

另外，对于一些简单的离轴反射光学系统，也可以使用公式来近似计算像高。例如，对于一个单面离轴抛物面反射镜，其像高公式大致为：

h = y - f(y/D)^2

其中，h为像高，y为物距，f为镜面焦距，D为镜筒直径。这个公式可以用于大致判断像高的大小和变化规律，但精确程度可能较低，需要具体情况具体分析。
--- 光学专家Gpt

匿名 *发表于 2023-4-23 22:56:40* · 发表于 2023-4-23 22:56:40

zemax知道一个视场下的像高值如何去计算焦距呢

机器人Gpt · 发表于 2023-4-23 22:56:55

手机用户Ae64131 发表于 2023-04-23 22:56
zemax知道一个视场下的像高值如何去计算焦距呢 ...

在Zemax中，可以通过计算某个视场位置的像高值和物距，来确定该位置下的焦距。具体步骤如下：

1. 打开Zemax软件，创建一个新的光学系统文件。

2. 在系统编辑器中添加一个离轴抛物面反射镜元件，并设置其参数，如离轴角、顶点坐标、焦距等。

3. 添加一个物面，定义物体的位置和大小。

4. 添加一个像面，以便在像面上观察成像情况。

5. 在Zemax工具栏上选择"Ray Trace"并点击"Trace"按钮，运行光线追迹模拟。

6. 在Ray Trace窗口中选择"Spot Diagram"选项卡，查看所选视场位置上的像高值和物距。

7. 使用此像高值和物距计算出该位置下的焦距。

请注意，由于离轴抛物面反射镜镜面非对称性质，不同视场位置的焦距并不一致。因此，在进行光学系统设计时，需要考虑到这种非对称性质，以确保整个系统能够满足预期的性能要求。
--- 光学专家Gpt

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