三階像差
關注創建者：墨光科技 創建時間：2020-04-23
三階像差的實例教程
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概述
C10L1.RLE透鏡的三階像差
THIRD三階像差參數
C10M1.MAC優化后三階像差
三階像差結論
降低公差靈敏度
THIRD SENS降低公差靈敏度參數
設置工作目錄
選擇Dbook工作目錄
參考Donald Dilworth《Lens Design Automatic and quasi-autonomous computational methods and techniques》第10章
二維圖
FETCH C10L1.RLE
三階像差
THIRD
三階像差參數
SA3是三階球差
CO3是子午彗差
TI3是子午象散
SI3是弧失象散
PETZ是Petzval場曲
DIS(FR)是畸變
PAC主要軸向色差
PLC主要橫向色差
SAC次要軸向色差
SLC次要橫向色差
優化
點擊Open MACro按鈕
打開C10M1.MAC，點擊Open
點擊Run按鈕
三階像差
THIRD
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。
三階像差結論
更大的三階像差提供更好的透鏡。
在像差平衡方面，不要試圖猜測程序。
當你設計一個鏡頭時，你通常只關心兩件事： 圖像是否清晰，是否在正確的位置？
降低公差靈敏度
FETCH C10L2
THIRD SENS
THIRD SENS
SENS的意思是程序將評估某些像差組合，其中一些顯示像差對傾斜或偏心的敏感性。
展開 選擇默認的評價函數，對其一階特性、F數等參數進行優化，同時控制邊緣厚度、中心厚度，進行模擬退火以達到全局最小值，結果如下圖。
一階特性基本達到要求后，對其像質進行優化。查看其三階像差，發現其畸變與像散較高，且MTF曲線較差。先對三階像差進行優化，直到三階像差數值降到小數點后一位。
像差優化完成后，開始優化MTF。選擇使用GSO指令對波相差進行優化，并保留對F數及畸變的約束，并進行模擬退火。直到0視場和0.5視場的MTF曲線呈現出比較好的結果。
此時，MTF曲線還有0視場的結果比較差，更改為評價函數10，使用GSHEAR，繼續進行優化和模擬退火。
當所有視場的MTF曲線都呈現良好結果時，在命令窗口輸入 MRG ，插入真實玻璃，選擇成都光明玻璃庫。
最后結果圖如下：
查看各項參數，達到設計要求。
至此，短焦距水下廣角鏡頭的初步設計完成。各位讀者可以自行嘗試本案例的搭建，也可以嘗試通過縮短總長，減少非球面數來設計更優秀的鏡頭結構，感謝閱讀。
展開 如何查看三階像差賽德爾系數大小：
我們這里利用近軸分析工具“paraxial analysis”,可以計算系統的一階和三階系數。
1. 首先我們自定義光線路徑Ray trace/user –defined ray paths，
光線按照序列追跡走向分別經過面1-面2-像平面
首先必須要給路徑命名，其次是注意元件序列追跡的順序以及光線通過每一面的光線屬性控制，此例子中我們是允許光線在透鏡面透過，因此我們選擇鏡像透射，并在像平面處停止。
2. 創建完成后，我們點擊Analyses/ paraxial analysis
注意創建之前我們需要修改表面0的半孔徑值：0.0001改為無限遠的物點
點擊Third Order,
第一列即為三階球差貢獻量。
總結：
到此球差分析就結束了，FRED提供的分析工具最多可分析到三階像差，對于高階球差的分析則需要自定義腳本，畢竟FRED不是專門透鏡設計軟件，它可以導入zemax等光學軟件設計好的結構。
展開 接著，先注釋 AED指令，然后對新的鏡頭結構進行一個初步的優化，最終得到:
鏡頭文件：
請聯系工作人員獲取
如上的結果圖，三階像差，MTF 和 RMS 光斑半徑相較之前沒有太大的變化，成像質量也在要求范圍內，我們成功的用三片的鏡頭達到了要求，這會在制作時減少工序和降低成本。
wx_fmt=png&from=appmsg" width="354"></p><p>如上的結果圖，三階像差，MTF 和 RMS 光斑半徑相較之前都得到了較好的提升，整個鏡頭的成像質量也得到了提升。</p><p><br></p>
三階像差的相關專題、標簽、搜索
三階像差的最新內容
FRED：平凸透鏡球差分析10個月前
如何查看三階像差賽德爾系數大小：
我們這里利用近軸分析工具“paraxial analysis”,可以計算系統的一階和三階系數。
1.
平凸透鏡球差分析10個月前
</p><p><strong>如何查看三階像差賽德爾系數大小</strong>：</p><p>我們這里利用近軸分析工具“paraxial analysis”,可以計算系統的一階和三階系數。</p><p>1.
對于三階像差校正，通過降低匹茲伐和來校正場曲，這可能需要較大的折射率差來有效校正。由于塑料透鏡中可選的折射率有限，設計人員使用高度非球面面型的透鏡來校正每個視場。
本文的光學設計包含5個擴展非球面透鏡。在前面有一個蓋板玻璃來保護光學器件。在背面，我們可以看到一個可選的紅外濾光片。專利中描述用于“減少或消除環境噪聲對光電傳感器的干擾”。
運行這個宏
現在得到了一個三階像差很小的光學結構：
我們成功地用普通玻璃替換了不需要的材料，同時性能也比原來好得多。
這是最終透鏡的SPEC列表：
如下是一個四片式鏡頭以及它的三階像差分析，MTF 和 RMS 光斑半徑。
查看其三階像差，發現其畸變與像散較高，且MTF曲線較差。先對三階像差進行優化，直到三階像差數值降到小數點后一位。
像差優化完成后，開始優化MTF。選擇使用GSO指令對波相差進行優化，并保留對F數及畸變的約束，并進行模擬退火。直到0視場和0.5視場的MTF曲線呈現出比較好的結果。
如下是一個三片式鏡頭以及它的三階像差分析，MTF 和 RMS 光斑半徑。
點擊左側快捷鍵可以查看系統的三階像差，可以通過縮放前后的數據比對，可以看到隨著系統的焦距變大，系統的像差也對應的增大，后續需要在此基礎上對系統的像差進行優化。
選擇縮放初始結構的總長，使其達到70mm
除了這里介紹的幾個縮放模式，這個窗口中還有其他的縮放模式，如縮放后焦、像高等，大家可以下去自行嘗試。
三階像差通常幅度較低，但它對視力的影響非常明顯，尤其是在弱光環境下。
對于三階像差校正，通過降低匹茲伐和來校正場曲，這可能需要較大的折射率差來有效校正。由于塑料透鏡中可選的折射率有限，設計人員使用高度非球面面型的透鏡來校正每個視場。
本文的光學設計包含5個擴展非球面透鏡。在前面有一個蓋板玻璃來保護光學器件。在背面，我們可以看到一個可選的紅外濾光片。專利中描述用于“減少或消除環境噪聲對光電傳感器的干擾”。
