光学设计

彗差控制操作数TRAY——Y方向垂轴像差

时间:2026-03-27 17:44:26   作者:Leslie   来源:正势利   阅读:40   评论:0
内容摘要:在光学设计中,对于彗差的控制是必要的,那么在zemax中如何控制彗差的大小,理解彗差,以及使用相应操作数控制球差;在这篇中主要写如何使用zemax操作数去控制或者消除彗差,对彗差进行简单的描述;一、彗差:慧差(coma)是一种轴外像差,它描述了轴外物点发出的光束通过光学系统后,在理想像面上不能形成完美的像点,而是形成拖...

在 光 学设计中,对于彗差的控制是必要的,那么在zemax中如何控制彗差的大小,理解彗差,以及使用相应操作数控制球差;

在这篇中主要写如何使用 zemax 操作数去控制或者消除彗差,对彗差进行简单的描述;

一、彗差:

慧差(coma)是一种轴外像差,它描述了轴外物点发出的光束通过光学 系统 后,在理想像面上不能形成完美的像点,而是形成拖着尾巴的如彗星形状的光斑。慧差只存在于外视场,是非旋转对称的像差,通常会导致图像外边缘像素拉伸,使图像模糊不清。

距离主光线像点越远,形成的圆斑直径越大。

这些圆斑相互叠加的结果就形成了带有彗星形状的光斑。

光斑的头部(尖端)较亮,至尾部亮度逐渐减弱,称为彗星像差,简称彗差。

(1)彗星像斑的尖端指向视场中心的称为正彗差;

(2)彗星像斑的尖端指向视场边缘的称为负彗差;

由于彗差没有对称轴只能垂直度量,所以它是垂轴像差的一种。

二、ZEMAX操作数:

(1)COMA操作数

使用COMA操作数:Zemax中的COMA操作数用来描述指定面贡献的慧差,单位是波长。可以指定面( Surf )和波长(Wave),如果面(Surf)设置为0,则指整个系统的慧差总和。这个操作数没有指定孔径(Px,Py)与视场(Hx,Hy),因此它描述的是三级慧差,属于塞德像差。

个人观点:因为这个操作数没有hx, hy, px, py的选项,所以认为是总量,不分子午弧矢。

(2)TRAY操作数

使用TRAY操作数 :TRAY操作数定义为在像平面上,光线与像面交点到主光线的垂轴距离。通过定义光线对并计算它们的TRAY值的代数和,可以表征慧差的大小。例如,可以定义两个操作数:

Oprand #1 TRAY(wav=2,Hy=a,Py= b);

Oprand #2 TRAY(wav=2,Hy=a,Py= -b);

然后使用SUMM(oprand #1,oprand #2)来计算这两个操作数的代数和,以表征慧差的大小。

非球面镜:使用非球面镜可以有效消除球差,进而减少彗差。在Zemax中,可以通过设置透镜的圆锥系数为变量来进行优化。

调整视场光阑位置:通过调整光阑与镜头的相对位置来优化彗差大小。这种方法可以在优化时调整光阑的位置,以减小彗差的影响。

使用对称光学系统:采用对称的光学系统可以有效地消除轴外视场的像差,例如库克三片物镜、双高斯照相物镜等,将光阑置于镜头组中间使光阑两边对称。

缩小光圈:如果镜片是用作相机的镜头,存在彗差的摄影镜头,将严重影响成像的清晰度。在拍摄时也可以适当采用较小的光圈(孔径)来减少彗差对成像的影响。

入瞳位置设置在球心处:光阑移动对球差没影响,但对像散和彗差有影响,但当球差为零时,彗差与光阑的位置无关。

引自《彗差控制操作数【ZEMAX操作数】》

《2/7——彗差(Coma Aberration)》

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标签:控制  操作  方向  作数  
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