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像面湾曲の値はどのように計算しているのでしょうか。

  • 5 August 2022
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ZEMAXの像面湾曲の計算について、お教えください。

像面湾曲データについて、解析の [像面湾曲と歪曲収差] の像面湾曲の値はどのように計算しているのでしょうか。
ヘルプファイルには、「像面から近軸像面までの距離」 とあるがこの近軸像面は 近軸計算の結果でしょうか。

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Best answer by Yihua Hsiao 5 August 2022, 06:36

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OpticStudioは、X、Y方向(サジタル、タンジェンシャル方向)で副光線追跡(parabasal ray trace)を行って、近軸像面のZ座標を決定し、この近軸焦点面とシステム像面のZ座標の距離を測定します。
タンジェンシャル方向データは、タンジェンシャル方向(YZ)平面で測定された像面から近軸像面までのZ軸に沿った距離です。
サジタルデータは、タンジェンシャル平面と直交する平面で測定された距離です。つまり、OpticStudio は光線を追跡して、各視野における近軸像面がどこにあるかを決定し、その近軸像面とシステム像面との距離を視野の関数としてレポートします。これが、像面湾曲解析で表示されるプロットです。
 
注:副光線について、下記の記事を参照してください。
https://support.zemax.com/hc/ja/articles/1500005488361-%E8%BF%91%E8%BB%B8%E5%85%89%E7%B7%9A%E8%BF%BD%E8%B7%A1%E3%81%AB%E3%81%A4%E3%81%84%E3%81%A6
 
近軸像面の定義は、下記二つ光線交差点のグローバルZ座標です。
光線1:(Hx, Hy, Px, Py) = ( □,□, 0 ,0)
光線2:(Hx, Hy, Px, Py) = ( □, □, 0 ,0.001)

 (□: 任意の視野から射出した光線)


この定義を検証するために、一つマクロを作りました。
 

二つ直線のy、z座標、b (Y-cosine), c ( Z-cosine)が分かれば、下記数学の計算で、交差点の座標を得られます。
ここのy、z座標と方向余弦は(Hx, Hy, Px, Py) = ( X, X, 0 ,0)、および(Hx, Hy, Px, Py) = ( X, X, 0 ,0.001)が追跡した像面の前一つ面におけるy、z座標と方向余弦です。そうすると、交差点が近軸像面を定義できます。
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上記の数学を使用して、マクロを作りました。添付ファイルをご参照ください。
添付ファイルのサンプルファイルを使用して、視野0の際に、近軸像面と像面のグローバルZ座標の差が像面湾曲レポートのTan Shiftと同じです。
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FCGS とFCGTも同じ値を得られますので、同じ計算方法と存じます。
 

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