本文介紹了如何打開漸暈模式及如何設置漸暈光瞳。

簡介

軸上點發出的充滿入射光瞳的光束，經過光學系統以充滿出射光瞳的光束成像。有些光學系統對于軸外點則不能以充滿入射光瞳的光束全部通過系統成像。只有中間一部分光束可以通過光學系統成像。軸外點成像光束小于軸上點成像光束，使像面邊緣光照度有所下降。這種軸外點光束被部分地攔掉的現象稱為軸外點的漸暈。漸暈現象描述的是圖像的亮度在其邊緣相對于其中心降低的效應。

對軸外點光束產生漸暈的光闌，即為漸暈光闌，在一個光學系統中可以有一個漸暈光闌，也可有兩個漸暈光闌。

入射光束的漸暈現象一般由表面孔徑導致。它可能是設計師為限制像差而故意為之，也可能是系統中光束超過具有固定尺寸的光學組件所致的無意后果。

本文中給出了如何手動和自動設定漸暈系數的示例。本文還給出了在透鏡系統中漸暈輸入和輸出主要作用的示例。

漸暈模式

在 SYNOPSYS 里面打開漸暈模式，在系統設置>系統參數的對話框勾選激活漸暈模式（VIG），或者在 CHG 文件里面輸入 VIG 也可以打開漸暈模式

指令 VIG 可以在分析程序中，打開自動漸暈選項，刪除違反通光孔徑的光線及出現羽化或追蹤失敗的光線。如果鏡頭處于 VIG 模式，所有散射光線都將被測試，如果它們超過用戶定義的孔徑，則會被刪除。如果所有曲面都指定了默認軟孔徑，那么漸暈將不會生效，因為孔徑將自動縮放以容納所有光線。只要選擇系統選項 VIG，所有用戶輸入的孔徑都可以進行漸暈計算。

想要關閉漸暈模式，選擇 NOVIG 選項即可。在 NOVIG 模式下，只刪除無法追跡的光線。

漸暈光瞳

打開漸暈模式后便可設置漸暈光瞳，在 SYNOPSYS 中設置漸暈光瞳又被稱為Setting Expected Pupil Vignetting（VFIELD）。VFIELD 啟動會出現帶有視場選項的漸暈光闌。

要正確地設計或分析透鏡，重要的是要跟蹤哪些光線可以穿過，哪些光線會發生漸暈。SYNOPSYS 中的方法是首先定義入射光瞳，以便與真實透鏡的真實光瞳盡可能緊密地對應，然后在分析圖像時刪除來自該光瞳的任何虛影光線。有三種情況：

1、如果鏡頭有近軸或真實光瞳，光瞳是圓形的，分析特征試圖填充整個光瞳。光線如果超過某一孔徑就會被刪除。

2、如果 WAP 選項之一是有效的，分析特征試圖填充光瞳，其形狀是通過迭代搜索找到的，通常不是圓形的。在某些情況下，光線可以從光瞳中刪除。

3、如果 VFIELD 選項生效，那么光瞳又是非圓形的。

VFIELD 選項可以讓你明確描述光瞳的大小是如何隨視場位置變化的。如果涉及到清晰的光圈，FVF 命令可以自動生成 VFIELD 陣列的數據，重復這些光圈引起的漸暈（通常是這樣的）。在這種情況下，由于光圈已經被考慮在內，所以進入的光束幾乎不會有額外的漸暈。

示例

下面展示一個在透鏡系統中漸暈輸入和輸出的例子。

打開 VIGNETTING EXAMPLE .RLE 鏡頭文件，點擊

PAD 打開二維圖，點擊

打開 LE 編輯器。

APS -3 是指真實光闌在表面 3 上，負數表示真實光闌，正數表示近軸光闌。WAP 3 是指 Wide-Angle Pupil，廣角光瞳選項 3，在近軸光瞳不足的系統中提供一種控制光瞳大小和形狀的方法。調整入瞳尺寸，使得每個視場點處的邊緣光線適配所有定義的透鏡孔徑。

WAP 3 使得每一個平面除了像平面都有一個硬孔徑 (CAO)，硬孔徑由用戶輸入，軟孔徑由程序計算，只有硬孔徑能漸暈光線。這是實現所需要漸暈的方法之一，但常常不是最好的處理漸暈的方法。因為每個面的光束尺寸隨透鏡改變而改變，當不知道知道尺寸是什么時，用硬 CAO 是沒有意義的。在優化過程中不要用 WAP 3 選項，在優化之后有需要再使用它。

點擊工作區域->新建宏編輯器窗口，打開宏窗口或者點擊

打開宏窗口。輸入以下命令并運行：

刪除所有 CAO 和 WAP 聲明，像質很差。

在新宏窗口中輸入以下命令行：

UMC 求解表面 6 的曲率半徑，0.1111是0.5/4.5 ，4.5 為 F/number，負號是因為邊緣光線在像平面下降。

下面對鏡頭進行優化，在新宏窗口中輸入以下命令行：

在 AANT 文件中加入 VSET 指令，如下圖所示。VSET .4 意思是將光束大小設置為全視場的軸上值的40％，VSET 意思是 Vignetting SET，即設置漸暈。

點擊

，打開 WS，在 WS 對話框中輸入 CFIX，點擊更新，所有表面都是硬CAO。

選擇表面 6，選中如下圖 CAO 半徑，點擊選中此值。向左移動滑動，減小孔徑，全視場觀察 TFAN，當左邊未漸暈部分大約在40%的位置時停止。

調整透鏡表面 6 的孔徑到在 TFAN 左側產生需要的漸暈。

選擇表面 1，選中如下圖 CAO 半徑，點擊選擇按鈕選中此值。向左移動滑動，減小孔徑，全視場觀察 TFAN，當右邊未漸暈部分大約在40%的位置時停止。

關閉 WS，在命令窗口輸入 CAP，查看表面孔徑形狀尺寸，CAO 是圓形孔徑。

在命令窗口中輸入命令：FVF 0 .5 .8 .9 1，這是計算出通光孔徑的五個視場點的漸暈因子。FVF 命令根據用戶輸入的硬孔徑，創建一個 VFIELD 漸暈光瞳陣列。在鏡頭的某些視場和位置，用戶將硬孔徑設置為大于默認孔徑，從而產生大于 1 的 VFIELD。

打開 WS 工作表，在 WS 對話框中輸入 CFREE（免除所有 CAO 的漸暈考慮，用戶輸入的孔徑被丟棄），點擊更新。透鏡有默認的孔徑，根據 VFIELD 光瞳計算。

在命令窗口輸入 CAP，由圖中可以看出指令 CFREE 釋放了所有的硬孔徑。

在優化宏中刪除 VSET 指令，重新優化，再次運行宏。點擊運行按鈕。

可以通過 WAP 3 處理漸暈，每次光線追擊時需要 5 條光線，比較慢。也可以通過VFIELD 處理漸暈，已經計算之后只需要主光線插入所需要的視場，計算快。