制冷型长波红外光学系统设计中光瞳匹配的问题

姚xinjian

在制冷型光学系统中，STOP通常放在最后，且需要与探测器的冷阑重合，那么STOP的直径需要多大呢？我在网上找到一篇论文，上面是这么说的“要求光学系统的F 数要与探测器的冷阑 F 数相匹配”，那这个冷阑 F 数是什么？我找到的资料里都没有专门讲这个的。这里的匹配是指冷阑F数与光学系统F数相等么？





我自己这个案例中，光学焦距180mm，F数2.5，探测器冷窗材料锗，厚度1.5mm，后表面到光敏面距离为20mm。
我里面这个STOP的位置是不是应该放在第10面，而不是第9面？

Laoshiwangmima

冷阑F数是探测器的参数吧，常见的F5.5，F4.0等。你可以看看制冷探测器的说明书，一般会标注出哪一个面是光阑。光学设计的时候，把光阑放在探测器的光阑上，同时可以开启光线瞄准确保光学系统的光线可以充满光阑。以减少杂光

Laoshiwangmima

另外，zmx文件中没有考虑到制冷探测器的内部光学结构，冷光阑是放在制冷探测器内部的。楼主的zmx文件中并不包括制冷探测器的内部光学结构。楼主可以先去看看文献中制冷镜头的初始结构，这里面一般还会用到二次成像。

大洋爱吃菜

我看了你的文件给你一些小建议哈~

一般冷光阑的系统会有中间像，因为这样系统镜片会小一些，否则按照你的文件会发现冷光阑相比第一片镜子，尺寸上差距很大的.

我设计的话会把孔径光阑放在前面然后后面再约束冷光阑那里各个视场边缘光线重合. 也可以反过来操作把孔径光阑放后面，用各个视场中心和边缘光线在前面某个地方重合也行. 对中间像如果没特别需求，成像质量要求其实不高的.

大洋爱吃菜

F数匹配主要是探测器分辨率方面吧，比如红外探测器波长定了，F数定了则相当于定了衍射极限，因此前面的光学系统肯定要和冷光阑F数比配或者更小一些的吧。 冷光阑伸出长度这个要看要求了，长度就一两个厘米那种。。。反正设计起来也挺难优化的，别看红外系统波长长，材料折射率大，挺容易消像差。。。这一个冷光阑加上近距离就很麻烦

蓝玉非梦

大洋爱吃菜 发表于 2023-2-3 19:49
我看了你的文件给你一些小建议哈~

一般冷光阑的系统会有中间像，因为这样系统镜片会小一些，否则按照你 ...

您好，这个“约束冷光阑那里各个视场边缘光线重合”，这个怎么控制

大洋爱吃菜

蓝玉非梦 发表于 2023-2-4 04:35
您好，这个“约束冷光阑那里各个视场边缘光线重合”，这个怎么控制

在冷光阑面上至少中心视场和边缘视场的正负X，正负Y，中心的光线交在同一个个高度上呀。 Zemax操作数有的吧，消色差的时候就有用到操作数RA什么什么Y（我没记住，好久没用Zemax做优化了。。。）控制光线与面的交点高度之类的，CODEV就很好控制了，（Y F1 G1 W1 。。。）之类的就可以写了

蓝玉非梦

大洋爱吃菜 发表于 2023-2-4 11:21
在冷光阑面上至少中心视场和边缘视场的正负X，正负Y，中心的光线交在同一个个高度上呀。 Zemax操作数有的 ...

就是CODEV,Y F1 G1 W1 还没用过这几个,

大洋爱吃菜

蓝玉非梦 发表于 2023-2-4 11:23
就是CODEV,Y F1 G1 W1 还没用过这几个,

啊，那你可以看一下CODEV关于坐标控制的help内容，比如设置一个变量@a == (Y F1 R2 S1 W1 G1 Z1)就是视场F1，过孔径光阑上边缘（R2）的光线，在S1上的坐标，W1波长Z1组态，G1就是以面S1的坐标系作为参考坐标，Y坐标值，以此类推还有X，Z。
R1是中心，R2是上边缘，还有R3,R4,R5。。。上下左右边缘是以孔径光阑为参考的，不是以面参考的哈


这个内容还是挺基础的，很常用

羊羊学光学

大洋爱吃菜 发表于 2023-2-4 11:21
在冷光阑面上至少中心视场和边缘视场的正负X，正负Y，中心的光线交在同一个个高度上呀。 Zemax操作数有的 ...

我理解的是ZEMAX里用REAY操作数操作数控制冷光阑面上（0,0,0，±1）（0,0,±1，0）（0,0,0，0）这五条光线的像高一样么？突然还有个疑惑，这种是控制每个视场内的五条光线高度一样还是把所有视场的光线高度都统一了呀