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非序下的光学镜头成像模拟

2022-4-14 21:14| 发布者:Davis| 查看:1046| 评论:0|原作者: 静水流深光学

摘要:本文介绍了非序列下光学系统成像质量的模拟方法,包括传递函数、畸变、照度等参数的评价和分析。通过加入探测器和照片进行成像模拟,可以轻松了解光学系统的成像质量。



前面有一个帖子对于序列下镜头成像模拟进行了讲解,当时帖子浏览量也是一小时就破千,(一文讲解清楚图像模拟中的视场高度)感觉大家对此也是比较感兴趣的,在序列下的图像模拟,可能大家会感觉到一点就是设置项非常多,并且参数还不是非常好理解,那么ZEMAX也提供了另外一种图像模拟的方法,就是非序列下光学系统成像质量的模拟。当然所有的非序列软件应该都有这样的一个功能。如下对我们自己设计的一个双远心镜头进行图像模拟。

其三维实体图如上所示,其传递函数图如下所示,当然在奈奎斯特频率下传递函数基本上要求在0.2以上即可:

     当然评价一个光学系统,除了传递函数还有上一个帖子说的杂散光,还有照度等,畸变虽然不影响图像清晰度,也影响成像质量。如下则是系统的照度与畸变:

      无论是从上面的传递函数还是从下面的畸变与相对照度,从光学设计师这边应该都是满足设计要求的,那么作为一个光学镜头,其主要的目前就是对目标成像,那基于这一点,我们给一个理想的照片,然后在光学系统像面加一个探测器进行成像,根据这个照片,我们就可以轻而易举地了解这个光学系统的成像质量,而不用去计较,光学系统传递函数是0.2还是0.28了。

在前面杂散光中的帖子也说了ZEMAX直接序列转化非序列,(杂散光分析中一个不可不知的知识点)这里转化后的对转化后的探测器和光源目标进行相应的设置,如下为非序列编辑器截图:

      这里目标采样的是利用一个矩形光源照亮一个透面的图片,在zemax里面把这个叫做slide幻灯片。该幻灯片是一个物体类型,其图片是在属性里面选择即可,这里利用常用的Alex200照片。

      在slide幻灯片对应行设置其宽度为双远心镜头的视场30mm,这里设置其高度和宽度比为1,这样就是一个30乘以30毫米的视场了,当然对角线就会大于双远心镜头视场,大家也可以去计算以下内切正方形的视场,这里无所谓。如下则是对应的三维图和对应探测器上追迹得到图像,显然探测器4个角黑是因为光学系统入瞳大小限制了。

       图像和物方的图片还是有些区别的,颜色篇黄,而原图偏蓝,这是因为光学系统波段范围决定的,光学系统设计时候直在考虑范围内校正了色差,这里追迹也是在这个校正色差的波段范围内追迹的,右图是增加了探测器像元的追迹图。



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