高级球差数据计算、曲线绘制、性能分析

phoenixzqy

以像差理论为指导，通过反复的尝试、计算，修改来获得最佳的结果。这是经典光学设计的基本做法。
即使在使用光学软件自动优化像差的今天，设计者了解各种透镜的结构形式、像差特性及为什么会产生这种特性，仍然是十分重要的。
现在的光学设计师都采用光学软件，但很多设计师对不同结构的透镜的性能及作用的认识却很少，这是不够的。而优化程序很多时候，采用的是数学方法，把很多经典的、已经重复验证很多次的成功的结构，忽略掉了。仅仅使用软件优化光学系统，有时是解决不了问题的。
因此，对光学系统的结构、像差性能了解清楚，能更好的发挥设计软件的作用。

最近重新看了一下光学理论知识，把以前手动追迹光线的公式，在Matlab里编程实现了一下。程序编写完成之后，以一个简单的双胶合透镜为例，做了一下验证。以简单双胶合为例，比较容易和以前的数据对照，验证程序正确与否。验证成功之后，即可代入复杂光学系统结构参数，计算各面球差贡献、各面球差的初级球差、二级球差、三级球差或更高级球差。（高级像差的计算，也可以在zemax里，采用近轴、实际光线操作数，计算出来。）
目前程序里只计算到三级。
先分享一个双胶合透镜的追迹、计算结果。
之后，会分享一个消带球差的透镜组追迹、计算结果。



如图示：黑色为透镜组球差曲线，初级、二级、三级分别为r、g、b。


透镜组球差分布


第一面球差分布


第二面球差分布


第三面球差分布


由以上曲线可以看出，对透镜的单个表面而言，其球差以初级为主。透镜的消边缘球差，基本上是以第二面的初级、二级球差，补偿一、三面的初级球差。

而下图的消带球差透镜球差曲线的校正，是修改透镜结构，产生了与以上透镜结构，反向的三级球差，对球差进行了进一步的补偿获得的。这个，会在以后发帖说明。


消带球差透镜组球差分布


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phoenixzqy

这个是根据子午面内的光线追迹公式编写的。
空间光线的公式，按照向量的方法书写，也很简单。
欢迎交流。

phoenixzqy

欢迎讨论啊。

phoenixzqy

phoenixzqy

欢迎讨论。。。

k0184990

phoenixzqy

xinnzhou