人眼模型可以从下面这张图来提取
按照前后顺序,简化模型中跟成像直接相关的就是:
角膜、前方(液状体)、瞳孔、晶状体、玻璃体、视网膜
一般情况下我们认为瞳孔可以作为光阑
入瞳 | 4mm |
视场(近轴像高) | 5 |
波长 | 0.51,0.56,0.61 |
视场设置如下,注意设置为近轴像高,分别取0,3,5(单位:mm)
设置对应的渐晕因子:
VCX/VCY是归一化渐晕系数,若VCY是0.05,则光瞳Py'=0.95*Py(归一化);VDX/VDY是偏移量,若VDY是-0.05,则光瞳向下偏移5%的光瞳尺寸。VAN是光瞳绕光轴的旋转角度。
入射光束的渐晕现象一般由表面孔径导致。它可能是设计师为限制像差而故意为之,也可能是系统中光束超过具有固定尺寸的光学组件所致的无意后果。
原则上,用户可以为渐晕系数指定任意一组值。此功能的用途之一是构造进入光学系统的入射光束。
渐晕因子为特定的视场点重新定义了入瞳,比例化的入瞳坐标通过两个相关的变换进行修正。通过下式进行坐标缩放和平移
系统设置如下:
注意材料要选择【模型】,并输入对用的折射率和阿贝数。
三维布局图可以看出此时的成像效果:
点列图如下:
补充:点列图:
对于实际的光学系统,光线不是理想的直线,成像也不会完美的会聚在像面上一个点。
一般而言,这是一个弥散的光斑,也就是点列图。
追迹光线越多,越能精确反映像面上的光强分布,结果越接近实际情况。
点列图中的点的分布可以近似地代表像点的能量分布,利用这些点的密集程度能够衡量系统成像质量的好坏。
根据点列图分布图形的形状也可以判断和了解系统的各种几何像差的影响,如是否有明显像散或慧差特征,几种色斑的分开程度如何等等。
艾里斑的半径约等于1.22*波长*F,F为F数
如果点列图的半径接近或小于艾里斑半径,系统已经接近或达到了衍射极限,此时点列图的结果不再适用于进行像质优化。
有两个重要参数:
几何最大半径值:参考光线点到最远光线交点的距离,即是以参考光线点为中心,包含所有光线的最大圆的半径。很显然,几何最大半径值只是反映像差的最大值,并不能真实反映光能的集中程度。
均方根值:每条光线交点与参考光线点的距离的平方,除以光线条数后再开方。均方根半径值反映了光能的集中程度,更能反映系统的成像质量。
以上图为例,
几何最大半径分别为86、103、107、108
均方根值分别为:54、51、48
在设置中可以调整光线密度(更精确反应实际情况)
波长:选择是否使用所有的波长
样式: 光瞳模式可以是方形(Square)、六角形(Hexapolar)或高频脉冲(Dithered)。这些方式与出现在光瞳面的光线的分布模式有关。
没有最好的模式,每一种模式都只能表示点列图的不同特性。
参考点:可以是主光线(Chief Ray)、重心(Centroid)或中心(Middle)。默认是以实际主光线为参考作为零像差点计算的。重心是用被追迹的光线分布定义的。中点定义使其最大光线误差在X和Y方向相等。
可以选择使用艾利斑(Airy Disk),将在图的每个点的周围画椭圆环表示艾利椭圆。
空心环的半径是1.22λF,它通常依赖于视场的位置和光瞳的方向。
设置用微米表示的最大比例尺。设置为0表示将产生一个适合的比例。
光线密度:若选择六角形或高频脉冲光瞳模式,光线密度决定了六角环形的数目;若选择方形模式,光线密度决定了光线数目的均方根。被追迹的光线越多,虽然计算时间会增加,但点列图的RMS越精确。
是否使用所有视场:
呈现面选择:
将用偏振光追迹每个需要的光线,通过系统的透过强度将被考虑。
其他类型:
离焦点列图:显示偏离最佳焦点位置某个距离的点列图,如下图:
简单理解,离焦就是成像面不在焦点处:
越远,越模糊
全视场(Full Field):与标准点列图是基本相同的,但所有的点是关于相同的参考点画出的,与每个视场位置各自的参考点是不同的。
矩阵(Matrix):显示所有不同波长下所有视场的点列图
(这里只有一个波长,不然应该是一个矩阵)
添加一个波长:
配置矩阵(Configuration Matrix):也就是结构矩阵点列图,显示多重结构下的点列图
言归正传:
眼睛的模型已经建立了,下一步观察成像的过程
将视场调整:
打开镜头参数列表,给物面和光阑一个厚度:
效果:
设置面1为光阑,并设置为近轴面,默认颜色为青色
在ZEMAX中有面型为近轴面,它不会引起像差
根据论坛大佬的回答:
近轴面在老版本的zemax中因为没有默认的准直优化函数,那个时候常用他来对平行光束聚焦后优化,这样其实就是针对无限远像距系统的优化。
在现在的有些设计场合,比如你设计一款镜头对苹果手机上的镜头进行扩大视场或者增加焦距的话,由于你没有苹果手机镜头的细节参数,此时使用近轴面来替代这种像质良好未知结构的镜头也是一个选择。
还有很多时候,近轴面用来作为寻找镜头初始结构的工具来使用的。
设置优化:
效果:
这就是我们观察物体的情形
将成像面的位置调整为-254(明视距离:254mm)
可以看到我们实际的观察效果: