二元面3(Binary 3)
二元光学面3和二元光学面2非常类似,两者主要的区别在于,二元光学面3支持两个同心径向区域,每个区域有独立半径,圆锥曲线和多项式非球面变形以及衍射相位数据。该表面被两个径向坐标A1和A2分成两个区域。内部径向区域从表面的中心延伸到径向坐标A1。外部径向区域从A1向外延伸。径向坐标A2用于对外部区域的相位系数进行归一化处理,即使该表面可能延伸超过坐标A2。除非可选的"break"参数设定为1,否则外部区域从内部区域偏移,以使表面矢高在区域边界上连续。 OpticStudio 要求0 < A1 < A2。
内部区域的表面矢高由以下表达式给出:
其中N是用户可以设置的非球面项的数量,如下所述。内区曲率c1的值是镜头数据编辑器中指定的曲率半径的倒数。内区圆锥常数也在镜头数据编辑器的普通圆锥列中设置。使用不同系数和偏移值的类似表达式来定义外区表面矢高:
其中,zo的取值是为了使表面在径向坐标A1处,或者zo = z1 (A1) - z2 (A1)(在计算z2时,zo的值临时设为0)的内外区域之间的边界连续。外区曲率半径(c2值由此计算)和外区圆锥曲线在参数数据中设置如下所示。对于外部是平面的区域,半径设置为0。
内部和外部区域都具有衍射相位剖面,具有独立的系数。内区的相位由以下公式给出:
其中N是系列中多项式系数的数量,β1i 是ρ1的2i次幂的系数,即归一化径向孔径坐标,M1为衍射阶。一个类似的表达式描述了外部区域的相位:
相位偏移的作用与矢高偏移相似,定义如下
(在计算Ω2时,ẟo的值临时设置为0)。
注意,归一化半径A2仅用于定义径向孔径,以归一化外部区域的相位系数。表面的外部区域以及相关的相位剖面可能会超出该值。
当区域边界交叉时,这个表面双重区域的性质会使得表面的相位的计算变得复杂。相位偏移值ẟo说明相位在区域边界上是连续的。这对于设计和目标分析很有必要,因为数百个光波的相位跳跃使得对现象的解释和分析变得困难。但是,这个相位偏移是人为设计的,在实际设计中必须考虑。为了获得最佳的成像性能,外部区域与内部区域应该同相。当内部和外部区域在边界处的相位差为波长的整数倍时,或者更大时,如果ẟo = J2π,其中J 是任意整数,则满足此条件。只要边界两侧的相位斜率略有不同,A1的微小变化通常就能满足这一条件。为了简化边界条件,OpticStudio计算出sin ẟo并在参数7中设置为该值。然后使用边界优化函数的操作数PMVA将该值设为0,请注意,该值是根据相位数据计算得出的,不应由用户定义或设置为变量。
内部和外部区域之间的矢高差异可以通过两种方式来解释。如果"Break?"参数设置为0,则外侧的曲面沿局部z轴移动,使曲面在区域边界处连续。如果"Break?"设置为1,则外矢高由没有偏移的矢高方程定义,通常会导致矢高不连续。这种不连续性将导致OpticStudio无法减去OPD计算的大的不连续性。
二元光学面3的参数定义
参数# | 定义 |
1 | R2 |
2 | k2 |
3 | A1 |
4 | A2 |
5 | M1 |
6 | M2 |
7 | sin ẟo |
8 | Break? |
13 | 最大项数N(最高至60个) |
14、15、16、17 | 当N >= 1时,系数α11、β11、α21、以及β21。 |
18、19、20、21 | 当N >= 1时,系数α12、β12、α22、以及β22。 |
22、23、24、25等 | 如上模式以此类推,4个系数为一组推广到N组。 |
二元光学面系数符号规则(Binary Optic Coefficients Sign Conventions)
请参阅"二元光学面1(Binary Optic 1)"中对符号规则的讨论。
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