色差校正
關注創建者：匿名 創建時間：2025-12-04
色差校正的實例教程
成像系統
任務/系統說明
亮點
?將衍射透鏡納入光學系統；
?考慮了具有特定效率的不同衍射級次；
?對不完全照明孔徑的二維PSF進行計算；
?對離軸二維PSF進行計算；
具體要求：光源
具體要求：透鏡系統
具體要求：衍射透鏡
具體要求：探測器
結果：同軸3D光線追跡
結果：同軸光線追跡
結果：同軸場追跡
結果：離軸10° 3D光線追跡
結果：離軸10° 光線追跡
結果：離軸10° 場追跡
結果：離軸20° 3D光線追跡
結果：離軸20° 光線追跡
結果：離軸20° 場追跡
文件&技術信息
[圖片]
摘要
具有折射和衍射曲面的混合透鏡在不同的應用中成為一種很有前景的解決方案。在這里，我們將演示一個混合目鏡的案例，其中一個衍射透鏡表面被用來校正色差。原始設計取自Zemax OpticalStudio?，并導入VirtualLab Fusion以供進一步研究。在這種情況下，衍射透鏡表面的模型是由衍射級次、每個級次的衍射效率和波前相位響應定義的理想曲面。
設計和建模任務
導入的鏡頭文件
原始設計來自ZemaxOpticStudio?，并導入到VirtualLab Fusion中。
更多信息： 從ZemaxOpticStuidio?導入光學系統
理想衍射透鏡的參數設置
衍射透鏡的期望光學功能被定義為波前相位響應，它可以在通道操作選項卡中設置，或從OpticStudio的二進制曲面導入。
對于理想的衍射透鏡，必須定義所考慮的衍射級次及其效率。
更多信息在：衍射透鏡元件
總結——元件
軸上情況：折射鏡頭
軸上情況：理想衍射透鏡
離軸情況：折射鏡頭
離軸情況：理想衍射透鏡
VirtualLab Fusion技術
文檔信息
拓展閱讀
- 眼內衍射透鏡的設計與分析
- 衍射透鏡元件
- 從Zemax Optical Studio?導入光學系統
展開 混合目鏡模型中理想化衍射透鏡的色差校正
為了證明軟件在這方面的能力，我們比較了折射目鏡和混合目鏡的模型。在這個例子中，研究了不同波長的軸上和離軸光束的傳播和相應的色度效應
為了準確地建模和設計這種混合元件，有必要對系統的衍射效應進行深入分析。VirtualLab Fusion的快速物理光學傳播技術允許對典型透鏡進行精確建模，并計算不同級衍射透鏡的衍射效率。
混合透鏡結合了傳統折射元件和衍射結構的優點，因此在不同的光學應用中成為一種有前途的方法。特別地，折射和衍射表面色散的相反符號使得能夠校正色差。
這給了我們一個簡單的評價函數：
LOG
STO 9
PANT
VLIST RAD 1 2 3 4 5
VLIST TH ALL AIR
VLIST GLM ALL
END
AANT
AEC
ACC
LUL 4 1 1 A TOTL
GSR .5 10 5 M 0
GNR .5 2 3 M .7
GNR .5 1 3 M 1
END
SNAP
SYNOPSYS 50
在這里，要校正所有 10 種波長。是時候進行優化了。運行 MACro 并模擬退火。鏡頭變得更好，但仍然不太理想：
該透鏡具有曲率求解，并且在每個波長下程序將重新計算它。（我們當然不希望這種情況發生！）因此，我們制作了第二個 MACro，如下所示：
STORE 9
STEPS = 50
CHG
NOP
END
PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET
9
此文件刪除所有的求解（和拾取，如果有的話），然后繪制離焦。然后，它以相同的方式得到鏡頭。
這是色差校正后的曲線：
當然，這對于玻璃模型是有效的，通常我們會替換成真正的玻璃并重新優化。但目前我們有一個消色差，校正了兩個波長。因為我們可以在圖表上畫一條水平線，它會在兩個地方與曲線相交。我們認為這種校正對我們來說不夠好。
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色差校正的最新內容
圖1：AR HUD仿真全流程架構圖
2.1 Ansys Zemax OpticStudio：投影鏡頭系統設計
作為專業光學鏡頭設計工具，負責AR HUD投影光路核心設計：
設計三片式投影鏡頭模組，搭配雙膠合透鏡結構，有效校正色差與球差，保障全視場成像清晰度；
鎖定核心光學參數：系統視場角22°、總長106mm、光源與首透鏡間距45mm、入瞳直徑10mm；
支持通過Export
用于像差校正的混合透鏡設計19天前
特別地，折射和衍射表面色散的相反符號使得能夠校正色差。
[圖片]
雙合消色差透鏡優化設計 103
4.3.1 模擬任務 104
4.3.2 模型構建 105
4.4 包含光柵元件的成像分析 109
4.4.1 系統描述 109
4.4.2 模型構建 110
4.5 高級PSF和MTF計算 117
4.5.1 模擬任務 118
4.5.2 模型構建 119
4.6 利用衍射透鏡校正色差
性能優化
通過 OAS 專項功能針對性解決投影物鏡傳統設計痛點：針對多組透鏡引發的像差耦合問題，啟用軟件像差自動校正與多配置優化算法，結合 MTF、點列圖、波前圖等專業像質評估工具，優化透鏡材質組合與面形參數，實現球差、色差的精準校正，顯著提升邊緣視場成像清晰度；
針對系統內鬼像、散射等雜散光干擾，利用雜散光分析模塊識別光學表面反射、支架散射等干擾源，
特別是，折射率和衍射表面的相反色散符號使色差的校正成為可能。
為了精確地建模和設計這種混合元件，有必要通過系統對衍射效應進行深入分析。這包括評估實際結構的衍射效率與點擴散函數(PSF)的快速精確計算相結合。VirtualLab Fusion在單一平臺上高度靈活的可互操作建模技術方法是實現經典透鏡精確快速建模和衍射透鏡不同級次衍射效率計算的關鍵。
我們不需要校正色差，因為光柵可以分色。將通過傾斜探測器來修正不同顏色產生的不同焦距。
使用最好的鏡頭。經過優化這種類型的透鏡以聚焦準直光束。
我們不使用單個透鏡，而是使用兩個透鏡分散光焦度。這種方法有兩個好處：(1)由于透鏡的表面曲率較低，像差減小。(2)在系統中增加了一個厚度，可以在優化過程中將其設為變量。
當前主流擴束系統分為透射式與反射式兩類[2]：
透射式系統：隨口徑增大需復雜結構校正色差，體積大、靈活性差；反射式系統：雖能避免色差，但存在遮擋問題，影響激光發射效率。
此外，市面多數產品或固定擴束比（如單一2×或6×），或變倍范圍窄、波前差大，難以兼顧“高精度”與“緊湊性”。
應用場景
雙高斯照相物鏡廣泛應用于單反相機、工業檢測相機、安防監控設備與專業攝影器材中，用于實現大相對孔徑成像、寬光譜色差校正以及優異的離軸像質還原。其具有對稱光學結構、低畸變率、高分辨率表現的優點，適合應用于對成像清晰度與色彩真實性要求較高的各類攝影光學系統。
案例說明
雙高斯照相物鏡廣泛應用于單反相機、工業檢測相機、安防監控設備與專業攝影器材中，用于實現大相對孔徑成像、寬光譜色差校正以及優異的離軸像質還原。其具有對稱光學結構、低畸變率、高分辨率表現的優點，適合應用于對成像清晰度與色彩真實性要求較高的各類攝影光學系統。
