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此文为翻译帖,原文以及附件参考: リレーコンデンサーレンズの設計例について | Zemax Community 中继聚光镜系统是照明光学中的基本光学系统。 它的特点是,即使在光源亮度不均匀的情况下,也能实现均匀照明,而且没有能量损失。 中继聚光镜系统具有出色的功能。 中继聚光镜光学元件使用两个透镜。 第一个镜头被称为聚光镜。 它的目的是收集光线,它被设计成在第二个镜头上方形成一个光源的图像。 第二个镜头被称为中继镜头,其目的是将第一个镜头的图像引导到受照面。 亮度不均匀的光源是,例如,灯丝和放电管。 这些光源的亮度不均匀,但光的分布是均匀的。 一个放置在离光源一定距离的聚光镜被均匀地照亮。 通过用中继透镜投射均匀的表面,可以看到被照射的表面也变得均匀照亮。 通过将所有入射到聚光镜上的能量转移到中继透镜中来防止能量损失。 最终的镜头数据和布局图如下所示。 最左边的镜头是光源。 第一个镜头是聚光镜。 第二个镜头是一个中继镜头。 右侧的一端是照明面。 光源很小,如果光源中包括反射元件,得到的光源大小为反射元件的光学尺寸,光源的出瞳即反射系统的出瞳。 中继式聚光镜系统的特点是物面与聚光镜重合。 考虑一下OpticStudio中的镜头编辑器是如何组装的。 第一个平面是光阑,它被看作是光源。 换句话说,光阑的位置被指定为与物体平面的负距离。 与聚光镜使用的是相同的距离。 聚光镜的表面与物体平面对齐,因此可以采用优化方法来减少点斑。 然而,应该注意的是,角度过大会导致低照度。 检查为该项目设计的中继式聚光镜系统的照度分布。 这是因为聚光镜是圆形的,所以辐照形状也是圆形的。 如果聚光镜是矩形的,那么照射形状也将是矩形的。 选择分析→扩展光源分析→几何光学图像分析。 有一种复眼透镜,就是由多个上述系统拼合而成。

摘要:這篇文章示範了如何輸入量測資料到Zemax OpticStudio中的Grid Sag,表面起伏資料應為Z座標的sag。原文作者:永田信一さん原文發布時間:Feb 7, 2009 假設我們有如下資料 表面起伏資料的定義如下。第一行,由7個數字表示。第1, 2個數字,代表X與Y方向的資料數量,資料形式為整數。第3, 4個數字,代表X與Y方向的資料間距,資料形式為浮點數。第5個數字,代表資料的單位,0表示單位是mm。第6, 7個數字,代表整體資料點的偏心量,資料形式為浮點數。 第二之後的資料格式如下,z dz/dx dz/dy d2z/dxdy每行都是如上的資料,資料形式為浮點數。z代表sag值。dz/dx dz/dy代表X與Y方向的微分值。d2z/dxdy代表交叉微分值。 資料最少需要5x5個點。 在Grid Sag面的設定中,若指定使用Bicubic-spline內插的情況,為了使資料點之間sag的內插結果平滑,必須要輸入微分值。但是,若設定所有的微分值為0,或是該資料留白不輸入,Zemax會自訂使用有限差分法 (Finite Difference Method) 來計算微分值。 資料的紀錄順序如下:1. 從的面的左上角,也就是Xmin、Ymax開始。2. 下一個輸入的資料是該點的右邊一個值 (就是X方向加一個間隔)。3. 第一行結束後,往地第二行左邊開頭繼續。4. 填滿時,最後一個數字應為Xmax、Ymin Sag資料的基準面不只是平面,也可以是球面、圓錐曲面或是非球面。 檔案的副檔名方面,若是在序列模式,應為 “.DAT”,若是在非序列模式,應為 “.GRD”。 在序列模式下定義這個面時,面的型態為 “Grid Sag”。曲率半徑、圓錐係數以及非球面係數可以用來定義輸入資料的基礎面。上圖中看到的參數0,代表sag資料的內插形式,0表示Bicubic-spline,1表示線性內插。 輸入的方式,請將 .DAT 檔置於 “\Documents\Zemax\Objects\Grid Files” 資料夾中。請開啟鏡頭數據編輯器,選擇Grid Sag面,並打開面屬性對話框 (Surface Properties)。然後選取您的 .DAT檔,點選 Import,點擊 OK 輸入。 資料輸入後,如果想要檢視輸入結果的話,請選擇 “Ribon工具列 > Analyze

波前的計算當我們說波前時,事實上通常是指波前 “差”,或是光程差,指的是同一件事。OpticStudio預設使用出瞳作為波前差的計算參考。因此,當我們要計算一條光線的OPD時,此光線會從物面出發後一路追跡穿過光學系統,最終到達像面後,在循原方向後退追跡到 “參考球面”。此參考球面的球心是主光線與像面的交點,半徑是主光線與像面交點到主光線與出瞳面的焦點。然後我們就計算這條光線的總光程,並扣去主光線的光程 (因此主光線的光程差永遠為零,因為他本身就是零的參考點)。要驗證這個敘述,讓我們打開這個內建範例: \Documents\Zemax\Samples\Sequential\Objectives\Double Gauss 28 degree field.ZMX。讓我們在像面之前新增兩個面,第一個面的厚度給予設定求解 = Pupil Position,第二個面給予設定求解 = Pickup,設定為前一個面的厚度乘以-1。並指定第二個面的Radius為求解Pickup,一樣是前一個面的厚度乘以-1。第二個面就是我們所說的參考球面。目前為止設定如下: 然後我們在Merit Function中使用OPTH這個操作數驗證視場1、波長編號2,經過光瞳Py = -1位置的光線以及主光線,兩條光線在參考球面上的光程差。注意我除以波長編號2的波長 (wavelength),因此單位會是波長 (waves)。下面可以看到我們算出來是0.272387 (須乘以一千倍)。 然後我們打開OPD Fan並設定如下圖,可以看到Py=-1的時候,波前差確實是-0.272387。 現在讓我們來驗證看看離軸的視場,例如說我們想看最大的視場3。首先我們清空評價函數編輯器,然後先暫時把出瞳面的Radius設回無限大。 輸入以下資料到評價函數中,目的是計算主光線在出瞳面上的位置、角度以及到像面所經過的光程。 記住這三個數字:* Chief ray 在出瞳上的位置是1.651577781670081* Chief ray在出瞳空間中的角度是11.96474523412040* Chief ray從出瞳到像面的距離是110.4592649799319 接下來我們使用Tilt/Decenter工具來移動並傾斜出瞳,如下。 然後可以看到系統自動加入兩個Coordinate Break以及相關設定,如下。 最後在確保把C

欢迎大家的到来~🥂😊 之前我们已经认识了STAR模块(Zemax STAR模块的自白---【我是一个分析温度、形变对光学系统影响的工具】 | Zemax Community),对于整个工作流来讲,OpticStudio,STAR模块与其他Ansys工具的集成可以使工作流程得以简化且保证了精度。 对STAR感兴趣的盆友可以点击如下链接加入STAR User Group,相关STAR的信息都会更新在其中 STAR User Community 我们以高能激光的案例再来说明下这个工作流: 光学系统的设计(分析、优化、公差分析等):Ansys Zemax OpticStudio 在OpticStudio中完成光学设计后,对于光机设计,可参与构建 CAD 和其他机械组件的Ansys软件:Zemax OpticsBuilder,SpaceClaim等,具体选择取决于具体情况。 导出设计以进行 FEA 分析。将OpticStudio和CAD的组件导入Ansys Mechanical进行热或应力条件下的有限元仿真分析(初始条件也可以导入)。 定义网格并在感兴趣区域使用更精细的网格应用网格控制,以获得更好的保真度,而不太重要的区域使用稀疏网格,从而加快处理速度。OpticStudio STAR模块具有的一大优势是可以应用于光学元件的网格控制,STAR能够导入非均匀数据。 接下来,我们使用Ansys Mechanical进行瞬态分析,可同时查看机械和光学组件。绘制单个或多个组件的图表,如下图。 当然,也可以结合Ansys Fluent做相关的流体分析: 在运行包括结构,热,CFD等在内的研究之后,通过STAR模块将其完整地带到OpticStudio。要尽可能轻松地执行此操作,请尝试使用Ansys WorkBench的ACT文件扩展,它允许以STAR要求的格式导出数据。从零件树或屏幕中选择光学元件,单击鼠标右键,然后从下拉列表中选择导出到 STAR。 将相应数据利用STAR导入 OpticStudio 中 ,并进行相关分析:

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