我们需要得用平面反射镜将像面折到侧面以便观察。这时需要在聚焦的光路上放置一面反射镜,反射镜的位置和大小与像面偏离光轴的高度相关,反射镜越远离抛物面,像面被折出的高度越小,但反射镜较小遮拦光线影响也较小;反射镜越靠近抛物面,像面偏离出的高度越大,但反射镜较大遮光越严重。
我们选择一个较为适中的距离,假设像面与反射镜中心距离100mm,我们先在LDE栏中插入一个新的虚拟面,将厚度分为两部分:-700和-100
将第二个面(虚拟面)设置为反射镜,可手动插入坐标断点完成操作。在这里我们使用软件自带的快捷操作:快速插入折叠反射镜,如下图所示菜单
选择表面2,绕X轴旋转,反射角度90度(顺时针旋转为正,逆时针为负,90度表示将像面旋转到正下方来观察),点击确定以后软件将自动将这个虚拟面设置为Mirror面,并在它前后自动插入一个坐标断点面。
此时光路图看起来并无问题,光斑和MTF是最终的结果吗?我们忽略了很重要的一点,就是反射镜加入以后,实际上在入射光束方向上被反射镜遮拦了一部分光,造成像面接收到的光线比我们目前看到的光要少,接收面照度降低。我们将入射光束画出来就可看到拦光效果,在第一面前插入一个新的虚拟面,设置厚度为800:
为了看出新插入面及入射光线,在L3d图上点右键打开设置对话框,设置如下:
我们在单透镜设计例子中讲到过ZEMAX的序列光学设计特点,就是光线按我们指定的表面顺序列传播,不管元件空间摆放位置。例如本例中反射镜虽然位于入射光线面和抛物面之间,本来入射光线应该先遇到反射镜再向后才遇到抛物面。但抛物面表面序号在编辑器中位于反射镜表面前,所以入射光线直接遇到抛物面忽略了反射镜的影响。
软件在处理这方面问题时并不是考虑周全的,需要我们人为调整。我们将L3d视图旋转到XY平面来查看反射镜在入射平面(Surface1)上的投影,即遮光范围。在L3d图上右击打开设置对话框将Rotation Y设置为90度:
从上图中估算出椭圆挡光区域大小(X半长大约为44.5,Y半长大约为32.5),因为ZEMAX中的所有元件在默认情况下口径都为圆形。我们需要在入射面上就要考虑到椭圆部分的遮光区域,即在第一个表面上设置椭圆的遮光孔径。在第一个表面最左端点右键,打开表面属性对话框找到Aperture标签,孔径类型中选择椭圆遮光孔径,如下图:
在上面L3d图中可明显看出拦光后的实际效果,也可使用ZEMAX的光线足迹图来查看光线落在表面1或2上的足迹:
选择表面1的光线足迹:
通过以上修改之后系统的MTF相比之前肯定有所降低,我们对比如下:
实际系统的光斑和MTF由于遮拦的影响都受到变化。