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Alvarez變焦是一個了不起的光學(xué)系統(tǒng)，其中光學(xué)變焦是由自由曲面鏡頭的橫向位移提供的。這篇解釋了 Alvarez 變焦鏡頭的主要原理，並包括在 Zemax OpticStudio 中對 Alvarez 變焦鏡頭計算和建模的演示。Luis Walter Alvarez（生於1911 年 6 月 13 日 – 卒於1988 年 9 月 1 日）是美國實驗物理學(xué)家、發(fā)明家和教授。

波前的計算當(dāng)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(yù)設(shè)使用出瞳作為波前差的計算參考。因此，當(dāng)我們要計算一條光線的OPD時，此光線會從物面出發(fā)後一路追跡穿過光學(xué)系統(tǒng)，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。

(a) 兩到建構(gòu)光束折射到全像材料中 (b) 重建光束折射到體積全像中現(xiàn)在，我們考慮在全像中，由正弦調(diào)變來表示折射率n和α，如方程式（3）。其中n0為平均折射率，n1為折射率的振幅調(diào)製，K為光柵向量。透射和反射全像的繞射波和穿透波的TE(橫向電場)的偏振電場可以用以下4個公式計算。注意，在這個理論中，能量被假設(shè)為只在入射波、零階（直射波）和一階繞射波之間交換。

另一方面，如果光束以任意的{l, m, n}向量入射，OpticaStudio會自動調(diào)整Ez 或 {Ex, Ey}，來達到k ? E = 0 且E的振幅不會增加的目標(biāo)。但這樣的調(diào)整可能會使E的振幅變小，最後導(dǎo)致穿透光能量的損耗。以下是一些具代表性的Jones Matrix，我們可以在OpticStudio的Help System中找到這些資訊。

我們可以發(fā)現(xiàn)任何角度入射的光線，最後都能順利的經(jīng)過瞳孔。在範(fàn)例檔案中我們以視場角15°和30°進行印證，但要注意的是其實許多眼鏡的設(shè)計允許配戴者能有50°以上的視角。此外還有一點是我們需要特別注意的，範(fàn)例所使用的設(shè)計方法忽略了大部分的複雜人眼結(jié)構(gòu)，此處我們僅考慮瞳孔的大小，且此時無轉(zhuǎn)動的眼睛也是不被納入考量的。如下圖，對一個遠視的眼睛而言，其遠點球位於眼球的後方。