設計自由曲面反射系統(tǒng)

參考Donald Dilworth《Lens Design Automatic and quasi-autonomous computational methods and techniques》書第四十三章

如圖所示，建立的自由曲面反射透鏡的位置，光線從表面1的左側入射，經過位于2,3和4處的反射鏡，然后進入位于5處的圖像平面。

[attachment=99101] l" y==y  

打開SYNOPSYS軟件以后，首先設置工作目錄如下：

[attachment=99102]

然后，打開鏡頭文件C43M1,其代碼如下：

FFBUILD                          ！調用FFBUILD功能

SYSTEM                           ！設置系統(tǒng)參數(shù)

IDEXAMPLE FFBUILD    ！鏡頭標識

OBB 02 12 0    ！無窮遠物體，半視場角為2°，半孔徑為12mm；

WAVLCDF       ！三個可見光波長

UNIMM            ！透鏡單位為毫米

CFOV！圓形視場

END  ！結束

GEOM   ！設置幾何位置

2MIRROR  0 0 140   ！反射鏡2的全局坐標為（0,0,140）

3MIRROR  0 40 30   ！反射鏡3的全局坐標為（0,40,30）

4MIRROR 0 40 120  ！反射鏡4的全局坐標為（0,40,120）

5IMAGE  0 -30 60 -7 7  ！像面5的全局坐標為（0,-30,60）,X方向像高-7mm,Y方向像高7mm

END                              ！結束

SHAPES  ！定義面型

2ZERN   ！表面2為澤尼克表面

3ZERN   ！表面3為澤尼克表面

4ZERN   ！表面4為澤尼克表面

END        ！結束

運行宏后，會自動生成一個鏡像系統(tǒng)，如下圖：

[attachment=99103]

還會自動生成一個優(yōu)化宏FFBUILD_OPT,代碼很長，如下：

[attachment=99104][attachment=99105][attachment=99106][attachment=99107][attachment=99108] \M>+6m
@w  

運行優(yōu)化宏FFBUILD_OPT.MAC一次，得到優(yōu)化后的自由曲面反射系統(tǒng)：

[attachment=99109]

修改FFBUILD_OPT.MAC宏，刪除每個表面上G3到G10變量之前的注釋字符（'!'）；注釋掉SKIP。運行修改后的優(yōu)化宏FFBUILD_OPT.MAC,并進行模擬退火(50,2,50),得到系統(tǒng)結構如下圖所示：

[attachment=99110]

接著釋放每個表面上剩余的G變量，并再次進行優(yōu)化和模擬退火(50,2,50),得到新的系統(tǒng)結構如下圖所示：

[attachment=99111]

現(xiàn)在評估波前差。在Command Window中輸入MMA，打開MAP對話框進行設置（左側），得到波前方差圖（右側）：

[attachment=99112][attachment=99113]

在CW中輸入MDI，打開MDI對話框設置如下：

[attachment=99115]

得到衍射圖案：

[attachment=99114] )L#C1DP#  

接著，繪制系統(tǒng)的三維圖。首先在CW中輸入MEW，轉到邊緣向導，點擊“Createall”按鈕。然后根據(jù)需要調整鏡像厚度。現(xiàn)在為鏡子分配了逼真的邊緣和厚度。然后單擊按鈕[attachment=99118],得到RSOLID圖，如下圖所示：

[attachment=99117]

[attachment=99126] gBRhO^Sz  

在CW中輸入FFA 20 SAG CONTOUR,查看表面2完整形狀的輪廓，如下圖。

[attachment=99120]

在CW中輸入FFA 20 RSAG CONTOUR,查看表面2的等高線圖，如下圖。

[attachment=99119]

在CW中輸入GDIS 31,得到自由反射鏡面設計的網格畸變圖，如下圖。

[attachment=99127] P>%\pCJ])