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Zemax光学设计实例（154）---一个柯克物镜的鬼像分析

2022-3-22 12:03| 发布者：Davis| 查看：3257| 评论：0|原作者: 小小光08

摘要：本文介绍了使用Zemax软件进行柯克物镜的鬼像分析，包括物面鬼像和光阑鬼像的形成原理、晖光现象以及Zemax中的鬼像计算方法。通过分析GH分析文件得出Closest ghost pupil和Closest ghost focus等数据，帮助光学工程师优化设计。

引言：

1. 物面与光阑有两类不同性质的鬼像

A）物面鬼像

物面的鬼像是入射光经后续光学系统任意两面二次反射后，成像在距像面足够近（＜0.1mm），且对背景有足够的对比度（鬼像与背景像相对照度大于120%）时，就形成人眼易于观察的鬼像。

B）光阑鬼像

光阑鬼像的形成有3种情况：

1）光阑被照亮后，经过后续光学系统成像在像面，它在所有鬼像中照度最大，且其位置在CCD对角线的角顶外，个别情况可略进入角顶。

2）光阑被照亮后，经过后续光学系统任意两面二次反射，再经后续光学系统成像在距像面足够近（＜0.1mm），且对背景有足够的对比度（鬼像与背景像相对照度大于120%）时，就形成人眼易于观察的鬼像。

3）光阑被照亮后，经过前面的光学系统任意单面一次反射，再经后续光学系统成像在距像面足够近（＜0.1mm），且对背景有足够的对比度（鬼像与背景像相对照度大于120%）时，就形成人眼易于观察的鬼像。

2. 晖光（Flare）

晖光可以堪称鬼像的“离焦”，即鬼像距离像面在0.1-0.3mm，且鬼像与背景像相对照度大于120%时，鬼像就离焦成晖光。

3. ZEMAX中的鬼像计算

鬼像形成有两种情况，其一为任两面对光线二次反射形成；其二为经单面一次反射形成，故在ZEMAX中鬼像计算模式设定有两种选择：一次型和二次型。

在ZEMAX中，物体经过光学系统成像在CCD或CMOS上，还有一部分物方较亮光线在各面间二次反射后，成像在距离CCD或CMOS不同的距离处，那些距像面近且有足够光通量的光束，在CCD或CMOS上有足够的照度，从而较明显的干扰了物体的成像，我们称此现象为物面鬼像。

以ZEMAX自带的“Cooke 40 degree field”为例进行鬼像分析。

打开“Ghost Focus Generator”对话框，如下图：

分析第一个和第二个镜头的鬼像情况，设置如下：

点击OK进入鬼像分析，并在文本框输入运算结果；同时，生成了5个GH分析文件，如下图：

例如，文件名“GH002001”代表第1面和第2面的鬼像分析。

在鬼像分析的文本框中，红框中的内容需要重点关注。

并且，在文本框的最下面给出了Closest ghost pupil和Closest ghost focus，需要重点分析。

然后，打开“GH002001”文件，查看第2面到第1面的鬼像分析。

LDE如下图：

查看下此时的2D Layout：

查看点列图：