光學(xué)鏡片加工過程中不可避免會帶有一些面型的誤差——實際的和設(shè)計值總有一點區(qū)別。如何分析這些面型不規(guī)則度誤差對光學(xué)性能帶來的影響,我們來整理一些不同的情況。注意,本文只涉及面型不規(guī)則度公差,而不涉及其他的偏心旋轉(zhuǎn)定心等公差因素。
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F[65)"^ 首先我們把面型不規(guī)則都分為空間頻率的中低頻和高頻,對于高頻面型誤差,不規(guī)則的尺度明顯小于
波長(往往是表面劃傷帶來的),這種情況下實在沒有什么太好的方式來精細地
模擬光線行為。原則上這種尺度下幾何光學(xué)已經(jīng)不適用,而物理光學(xué)的計算量不可接受。我們可以把高頻面型誤差帶來的行為統(tǒng)一用表面散射來表征,或者有時候直接認為光線丟失。至于用哪種散射模型,散射程度如何,則可以通過實測來搞定。
jcuC2t a BHV 為了規(guī)范說明什么是中低頻或者高頻面型不規(guī)則度,我們得引入一個重要的概念PSD(Power Spectral Density,功率譜密度),它本質(zhì)上是把面型數(shù)據(jù)進行傅里葉變換,并繪制出頻域譜,有點像
成像光學(xué)里的MTF,PSD是對面型上不同頻率“強度分布”的描述。
Z\)emps _]Ei,Ua 回到中低頻表面不規(guī)則度,這往往是由拋光工藝造成的,也是絕大多數(shù)應(yīng)用場景下需要著重考慮的。我們先來看看知名
光學(xué)設(shè)計軟件Zemax是怎么處理的。
R\+O.vX _&~y{;)S 對于
標準面(Standard),Zemax可以用TIRR公差操作數(shù)來增加表面不規(guī)則度。
`B4Px|3 G|"`kAa 為了幫助理解后臺
原理,此處非常推薦的一個Zemax操作是,設(shè)定好上面這個面型公差后,運行蒙特卡洛
公差分析,并且把蒙特卡洛文件保存下來。
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