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对于色差的校正,我们通常使用双胶合消色差透镜,或三胶合复消色差透镜。
根据材料色散特性不同,材料分为冕玻璃和火石玻璃。冕玻璃通常用K命名,表示色散能力比较弱的材料。火石玻璃通常用F命名,表示色散能力比较强的材料。在光学系统设计中我们就可以使用这两种玻璃材料的组合对色差进行补偿。
由于材料的优化是离散取样,材料使用玻璃替代方法来选取,即在透镜材料一栏点右键,选择Substitute求解类型:
优化时软件会自动选取玻璃进行尝试,找到最佳材料组合,使色散最小。
另外,对于高精密消色差要求的系统,或色差较大使用普通玻璃材料很难消除的情况,例如红外镜头系统,由于红外材料可选的材料极其有限,而又要达到较高的像质要求。此时常使用二元衍射光学元件进行色差消除,即Binary 2面型。使用衍射的方法可以在镜片较少材料有限的情况下达到较高的消色差水平。
例如我们将上面单透镜前表面设计为二元面Binary 2,在附加数据中将二元面前四项的相位系数设置为变量,如下图:
通过优化,色差会大幅度减小:
同时,也可查看Ray Fan图检查优化后色差变化情况:
使用二元光学面优化后的效果虽然很好,但由于二元面型加工难度大,使用高阶相位系数时加工精度不能完全保证,另外加工成本较高,对一般的光学系统来说并不适用。但在一些高端仪器及军用行业,二元衍射面型越来越受到广泛的应用。