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 设计任何一个镜头,我们都必须有特定的要求,比如焦距,相对口径,视场,波长,材料,分辨率,渐晕,MTF等等,根据系统的简易程度客户给的要求也各不相同。由于单透镜最简单的系统,要求也就很少。本例中我们设计单透镜规格参数如下:

 EPD = 20mm

F/# = 10

FFOV = 10 degree

Wavelength 0.587um

Material BK7

Best RMS Spot Radius

 首先我们需要把知道的镜头的系统参数输入软件中,系统参数包括三部分:光束孔径大小,视场类型及大小,波长。

在这个单透镜的规格参数中,入瞳直径(EPD)为20mm,全视场(FFOV)为10度,波长0.587微米,分别如下说明。

1、点击System >> General或点快捷按扭Gen打开通用设置对话框:

入瞳直径即用来直接确定进入系统光束直径的大小,它适用于大多数无限共轭系统。上图中我们也可以看到还有其它几种光束孔径定义类型:

像空间F数(Image Space F/#),用于直接确定像空间的F数值,当系统焦距已知的情况下,可同入瞳直径相互转换。

物空间数值孔径(Object Space NA),常用于有限共轭系统,如显微系统,投影系统,测量镜头等等,它通过直接定义物点发光角度来约束进入系统的光束大小。

随光阑尺寸漂移(Float By Stop Size),用于系统中光阑孔径固定的情况,如有的系统光阑大小为定值,可使用这种类型来计算入瞳的大小。

本例中,我们只需选择Aperture Type为EPD,大小20mm输入即可。

2、点击打开视场对话框:System >> Fields...,或点击快捷按扭Fie:

上图中视场分为四种类型:角度、物高、近轴像高和实际像高。根据不同系统提供的规格要求,可灵活选择适当的视场类型。

角度,直接设定物方视场光束主光线与光轴的角度,多用于无限共轭平行光条件下(物处于无限远处)。

物高,设定被成像物体的尺寸大小,此时系统必须为有限共轭时才可用(物距非无限远)。大多有限远物体成像系统常用这种视场类型。

近轴像高,使用近轴光束定义系统成像的像面大小,当设计的系统有固定的像面尺寸时使用此类型,如常见的CCD或COMS成像,由于接收面尺寸固定,可直接使用近轴像高来确定像面大小,软件会自动计算视场角度。近轴像高使用近轴方法计算,忽略系统畸变影响。适用于视场角度较小的系统。

实际像高,同近轴像高类似,区别在于实际像高使用实际光线计算像面尺寸,考虑畸变大小。适用于大视场广角系统。

了解了这几种视场类型,可能有人还不太明白,视场究竟是什么?视场就是我们所说的成像系统所能观察到的区域范围,也就是从像面上能看到的物面范围,如果物在无限远处就是所观察的锥形角度区域大小。每个视场代表一个物点,每个物点发出的是一束锥形光束且充满整个光瞳,如下面画的草图所示:

物面上有无数个物点发出锥形光束,为了几何光线追迹,通常将物面看作圆形面并将它分为X和Y两个剖面,由于视场区域的旋转对称性,我们只需对一个截面上的视场进行采样。采用视场区域面积相等的原则,球面系统一般选3个视场就可以,非球面或复杂系统视场将适当增加:

 本例中单透镜要求10度全视场,我们只需使用5度半视场,采样三个视场点即:0,3.5,5。

3、打开波长对话框设置波长:System >> Wavelengths或快捷按扭Wav,输入d光波长0.587即可:

至此,我们单透镜的系统参数设置就完成了。