» Программы для разработки, тестирования, оптических систем

Подскажите по Zemax, где можно найти графики аберраций? так сказать по отдельности

Добавлено:

Цитата:

Только вот такое нашел.

вроде немного больше
We have a whole new edition, Zemax 12 IE, that lets you work directly with SolidWorks parts, Radiant Source Models™ and much more. Get full details.

New Major Features in Zemax 12 IE:               
PartLink™ for SolidWorks               
Built-In Radiant Source Model™ Library and Ray Generator               
ReverseRadiance™ Reverse Ray Tracing               
Source Illumination Maps               
Script Objects and Script Object Editor               
Advanced Path Analysis               

раньше была версия IE?
взято от сюда http://www.radiantzemax.com/en/zemax/new-in-zemax12.aspx
ролик http://www.radiantzemax.com/en/AV/whats-new-zemax12IE.aspx

Cano_J
IE версия уже была раньше.
В новой версии похоже пофиксили баги и всё.

Cano_J

Цитата:

раньше была версия IE?

Нет, раньше IE версии не было. Она появилась первый раз в этом релизе

Друзья, здравствуйте!
У меня "проблема"...
Честно говорю, что в своё время читал внимательно теорию аберраций, в том числе и про аберрационное виньетирование, открытое Русиновым. Тогда, вроде, как всё было понятно. С тех пор многое позабыл, а чтобы снова разбираться нужно время. В общем, вопрос таков:
Как известно, освещённость в оптической системе убывает на краю поля пропорцинально четвёртой степени косинуса полевого угла, что и описывается во всех учебниках по оптике.
Посмотрите на картинки и значения освещённостей из Земакса. В первом случае входной зрачок совмещён с тонкой линзой, а во втором случае входной зрачок находится в переднем фокусе и в пространстве изображений телецентрический ход лучей. Я так и не могу понять, так косинус угла в пространстве предметов или в пространстве изображения участвует в формуле. Да и почему так получается? Почему освещённость получится меньше в первом случае, ведь во входной зрачок входит одно количество энергии...

Цитата:

У меня "проблема"...

Из чистой геометрии в первом случае пучок проходит бОльший путь за оптической системой.
Тут работают косинусы.
Во втором случае пути пучка после системы равны.

yevogre

Цитата:

Из чистой геометрии в первом случае пучок проходит бОльший путь за оптической системой.

Цитата:

Во втором случае пути пучка после системы равны.

Ну и что тут такого? Среда ведь не поглощающая, так причём тут больший или меньший путь.

Давайте опять возьмём два объектива, которые я привёл ранее. Допустим, что у нас на штативе стоит объектив №1 и мы сняли кадр. Потом мы на штатив поставили объектив №2 с таким же относительным отверстием и снова сняли кадр. Диаметры входных отверстий у объективов равны, а значит и равно количество входящей энергии. Как получается, что в первом случае освещённость падает до 30% от центра? КУДА ИСЧЕЗАЕТ ЭНЕРГИЯ????? КТО МНЕ СКАЖЕТ???

UPDATE
Кажется, я начинаю вспоминать в чём тут дело...
Интересно, кто-нибудь ещё догадается?

Если не ошибаюсь, для края поля входной зрачок рассматривается под углом - получаем эллипс меньшей площади, что приводит к падению.

Кроме того, углы падения на плоскость приёмника тоже играют (как мы наблюдаем выходной зрачок).

Цитата:

Среда ведь не поглощающая, так причём тут больший или меньший путь

Насколько помню, освещённость обратнопропорциональна квадрату расстояния.
Расстояние до плоскости поля по центру = А, а под углом = А/COS(угла поля)

A_P_V

Цитата:

Если не ошибаюсь, для края поля входной зрачок рассматривается под углом - получаем эллипс меньшей площади, что приводит к падению.

Ну это для случая реальной опт. схемы с линзами и апертурной диафрагмой внутри объектива, а в моём случае даже в Земаксе с параксиальной линзой и входным зрачком до опт. системы.

Цитата:

Кроме того, углы падения на плоскость приёмника тоже играют (как мы наблюдаем выходной зрачок).

Да знаю я, знаю! У меня так и есть на схемах. Также я молчу про чувствительность фотоприёмника от угла падения, так как я не об этом...

yevogre

Цитата:

Насколько помню, освещённость обратнопропорциональна квадрату расстояния.

Это для случая расходящегося пучка, а у нас весь пучок всегда сходится в точку на плоскости изображения, т.е. вся энергия всегда приходит в эту точку, без разницы какой путь она прошла в пространстве.

Короче, вся соль в том, что имеется два параксиальных объектива с равными относительными отверстиями и фокусами. Диаметры входных зрачков одинаковые, а значит, что в них входит равное количество энергии. Почему при равном количестве энергии разная освещённость? Похоже, что мало тут теоретиков... )))

Цитата:

VECTORRR

Освещённость пропорциональна cos4 ЗА ОБЪЕКТИВОМ, т.е. в пространстве изображений, в первом случае углы падения лучей от поля краю меняются, следовательно изменяется освещённость, во втором углы падения по всему полю одинаковы.

Barabek

Цитата:

Освещённость пропорциональна cos4 ЗА ОБЪЕКТИВОМ, т.е. в пространстве изображений, в первом случае углы падения лучей от поля краю меняются, следовательно изменяется освещённость, во втором углы падения по всему полю одинаковы.

Да знаю я эту формулу! Знаю!
Освещённость - это энергия, распределённая на площадь, так почему у нас оказывается меньше энергии на краю поля при равной площади изображения и равном вошедшем количестве энергии, что в первом случае, что во втором.
Также знаю, что освещённость зависит от угла падения, но только у меня опять не тот случай. Вот на картинке поверхность поворачивается на угол и при этом на неё приходит меньшее количество энергии, отчего и становится меньше освещённость. А почему существует зависимость освещённости для оптической системы, если количество энергии в пространстве изображений не становится меньше? ПОЧЕМУ ИЗОБРАЖЕНИЕ СТАНОВИТСЯ ТЕМНЕЕ ТОЛЬКО ПОТОМУ, ЧТО СХОДЯЩИЙСЯ ПУЧОК ПРИШЁЛ ПОД ДРУГИМ УГЛОМ? КАКАЯ РАЗНИЦА ПОД КАКИМ УГЛОМ ПРИШЛА ЭНЕРГИЯ В ТОЧКУ ИЗОБРАЖЕНИЯ, ЕСЛИ ЕЁ КОЛИЧЕСТВО ОДИНАКОВОЕ?

Цитата:

ОЧЕМУ ИЗОБРАЖЕНИЕ СТАНОВИТСЯ ТЕМНЕЕ ТОЛЬКО ПОТОМУ, ЧТО СХОДЯЩИЙСЯ ПУЧОК ПРИШЁЛ ПОД ДРУГИМ УГЛОМ? КАКАЯ РАЗНИЦА ПОД КАКИМ УГЛОМ ПРИШЛА ЭНЕРГИЯ В ТОЧКУ ИЗОБРАЖЕНИЯ, ЕСЛИ ЕЁ КОЛИЧЕСТВО ОДИНАКОВОЕ?

Сначала нужно разобраться, под каким углом она туда вошла

Добавлено:
И посчитайте энергию в телесном угле и телесные углы для каждого пучка (поля)
Учтите, что произведение G*A, где G - телесный угол, A - площадь - инвариант.
Поток равномерно распределен по телесным углам на входе, и как он будет вести себя на выходе. И какую площадь описывают поля с большими углами и с меньшими. Освещенность же есть поток на площадь.

Добавлено:

Цитата:

Из чистой геометрии в первом случае пучок проходит бОльший путь за оптической системой.

Вот! А освещенность обратно пропорциональна квадрату расстояния.
т.е. (I/R^2)*cos (phi)
Т.е. посчитав силу света, все углы, потоки и получим что имеем.

Добавлено:

Цитата:

Это для случая расходящегося пучка, а у нас весь пучок всегда сходится в точку на плоскости изображения, т.е. вся энергия всегда приходит в эту точку, без разницы какой путь она прошла в пространстве.

Так таких пучков множество. И они не сходятся в одну ИДЕАЛЬНУЮ точку. Просто проинтегрируйте мини-освещенности точек с конечным размером.

Добавлено:

Цитата:

Это для случая расходящегося пучка

Что за БРЕД!!!! Это для любого пучка, что расходящегося, что сходящегося.
Просто для расходящегося освещенность уменьшается в сечении пучка, для сходящегося увеличивается в сечении пучка. И не забывайте про косинус.

Добавлено:
И не стоит рассматривать задачу как двумерную!!!
Поток размазан по всему телесному углу.

В двумерном случае оба варианта дадут одинаковое распределение, если брать полосу

Добавлено:
Наш двумерный случай



Добавлено:
Вообщем все написанное выше мной не совсем верно... надо разобраться....

Вообщем что для двумерного, что для трехмерного - одинаково.
Значит дело в выичислении "Relative Illumination"

paparazzo

Папараццо, друг, в одном я точно с Тобой согласен:

Цитата:

Вообщем все написанное выше мной не совсем верно...

Да и в Земаксе Ты сделал совсем не то, что нужно.

Итак, как я говорил раньше, если мы наблюдаем один и тот же объект двумя объективами с одинаковыми диаметрами входных зрачков, то у нас во входной зрачок попадает равное количество света! Кто со мной поспорит?
Итак, возьмём край поля зрения двух объективов, которыцй обозначен красными лучами. Я надеюсь, что со мной никто не будет спорить, что под этим углом вошло равное количество света в оба объектива. Ясно, что в телесном угле энергия, так что с того, если площадь изображения у нас в обоих случаях ОДИНАКОВАЯ. ПОЧЕМУ РАЗНАЯ ОСВЕЩЁННОСТЬ????? КУДА ДЕВАЕТСЯ ЭНЕРГИЯ???






Добавлено:
Как я думаю, у Земакса при вычислениии есть баг. Похоже, что там в формулу забит угол полевого луча в пространстве изображений, который и стоит в известной в формуле. Эта формула не учитывает телецентрический ход лучей. Думаю, что правильно будет вычислять по полевому углу в пространстве предметов, а не в пространстве изображений!!! Короче, надо писать в Земакс!!!

Цитата:

Как я думаю, у Земакса при вычислениии есть баг. Похоже, что там в формулу забит угол полевого луча в пространстве изображений, который и стоит в известной в формуле. Эта формула не учитывает телецентрический ход лучей. Думаю, что правильно будет вычислять по полевому углу в пространстве предметов, а не в пространстве изображений!!! Короче, надо писать в Земакс!!!

есть статья, по которой Zemax считает Relative illumination.

Цитата:

есть статья, по которой Zemax считает Relative illumination.

Так правильно считает или нет? Где почитать?

Цитата:

Так правильно считает или нет? Где почитать?

Rimmer "Relative Illumination Calculations," SPIE, Vol. 655, 1986, p. 99.

есть на сайте ORA по запросу

Добавлено:
Из мануала

Относительная освещенность определяется как
интенсивность освещения небольшоrо участка поверхности изображения,
нормированная к освещенности в точке поля, для которой освещенность имеет
максимальную величину (эта точка может не располаrаться на оси). При вычислениях
принимаются во внимание аподизация зрачка, виньетирование, апертуры, аберрации
как изображения, так и зрачков, вариации F/#, хроматические аберрации, форма
поверхности изображения, уrол падения, и, по желанию, поляризационные эффекты в
предположении освещения зрачка неполяризованным светом. Метод вычислений
описан в статье "Relative illumiпаtiоп саlсulаtiопs", М. Rimmer, SPIE Vol. 655, рр. 99
(1986); описанный в этой статье метод был дополнен для учета эффектов аподизации,
про пускания и поляризации, а также искривления поверхности изображения.
Используются следующие предположения:
1. Объект является ламбертовской поверхностью.
2. Поверхность изображения хорошо сопряжена с поверхностью объекта, так что
небольшие световые участки на поверхности объекта изображаются
небольшими световыми участками на поверхности изображения. Аберрации
имеют конечную величину, но лучи достаточно хорошо локализуются на
поверхности изображения.
З. Выходной зрачок расположен на достаточно большом расстоянии от
поверхности изображения. Это условие выполняется, если F/# больше
примерно 0.1 и аберрации лучей относительно малы в сравнении с
расстоянием до выходноrо зрачка.
4. Аберрации в пространстве косинусов не так ощутимы, как к форме каустики в
пространстве уrлов. Каустика в пространстве уrлов означает, что лучи в разных
частях входноrо зрачка имеют те же уrлы в пространстве изображений. Для
про верки этоrо используйте опцию "Оirесtiоп Соsiпеs" в проrрамме "Spot
Oiagram" (см. раздел "Spot Оiаgrаms/Stапdаrd").
Относительная освещенность вычисляется путем численноrо интеrрирования
эффективной площади выходноrо зрачка, как он видится из данной точки изобра
жения. Интеrрирование проводится по пространству направляющих косинусов с
использованием однородной сетки в пространстве косинусов изображения.
Заметьте, что вычисления относительной освещенности обычно не дают кривую,
соответствующую закону косинуса в четвертой степени, так как этот закон фактически
является только rрубым приближением, в основу KOToporo положена тонкая безабер
рационная линза с диафраrмой, освещающей плоскость поверхности изображения.
Для обычных систем, включая телецентрические системы, системы с аберрациями
изображения или зрачка или с виньетированием, относительная освещенность
вычисляется путем интеrрирования телесноrо уrла или эффективной площади
выходноrо зрачка, как он видится из места изображения, и эти вычисления не будут
давать простую кривую зависимости от косинуса в четвертой степени.
Если оптичская система не удовлетворяет этим приближениям, на экран будет
выведено сообщени об ошибке и относительная освещенность не будет вычислена.

Просматривал статью. Рассчитывается сетка лучей по зрачку, считаются углы падения каждого, учитывается изменение формы выходного зрачка. Так что все корректно.

сравнивал теорию, RI и непоследовательный режим - совпадало.

paparazzo
Большое спасибо за манул!
Алгоритм расчёта прост и ясен, но только это не даёт ответа мой вопрос...

A_P_V

Цитата:

сравнивал теорию, RI и непоследовательный режим - совпадало.

Так, минуточку! Это ещё ничего не значит! Я тоже могу рассчитать одиночную линзу в последовательном режиме с входным зрачком, лежащим на её первой поверхности. Так как входной зрачок будет примерно совпадать с передней главной плоскостью линзы, то формула четвёртой степени косинуса будет корректна, что потом и можно будет проверить в непоследовательном режиме. А что в случае, если зрачок вынесен?

Итак, я предельно понятно сейчас покажу смысл моей "проблемы" на картинке!
ВНИМАНИЕ!!!
От удалённого объекта во входной зрачок приходит поток 100 Ватт. Если без всякой оптики, то поток пройдёт и попадёт на экран (рисунок 1). На экране будут 100 Ватт! Теперь ставим линзы прямо на диафрагму (рисунок 2) и на расстояние фокусного расстояния (рисунок 3). Линза собирает весь поток и на экран должны прийти 100 Ватт, но дело в том, что в последовательном режиме график освещённости для этих двух случаев разный, а это говорит о том, что если на краю падает освещённость, то и весь попавший на экран поток меньше 100 Ватт. Как такое может быть?
Теперь понятно о чём я пытался сказать?

Может быть дело в равномерности освещённости а не в количестве энергии?
Во втором случае те-же 100 ватт распределены равномерно по поверхности изображения.

Вот же понаписали ))

Без линзы - интенсивность распределена неравномерно (максимум интенсивности ближе к "центру", и убывает при смещении). причина - сами нарисовали тут (правая картинка), то есть, скажем, одинаковое количество энергии, что и ближе к "центру", "размазано" по большей площади экрана (лучи падают под бОльшим углом, чем дальше от центра).
когда же расположили линзу, то лучи падают практически перпендикулярно к поверхности (смотреть левую картинку по ссылке выше).

чтобы понять смысл - рассмотрите падение светового пучка на сферу, а потом "разверните" сферу в плоскость - интенсивность ближе к краям освещенной зоны будет меньше, чем в центре. сравните с параллельным пучком падающим на плоский экран (так и происходит когда у вас источник излучения в фокальной плоскости линзы - после прохождения линзы будет параллельный пучок. даже на схематическом изображении лучей это видно)


Цитата:

КУДА ИСЧЕЗАЕТ ЭНЕРГИЯ????? КТО МНЕ СКАЖЕТ???

да никуда она не девается - у вас же относительная освещенность, значит поделенная на что то и это "что то" не обязано быть одинаковым в обеих ситуациях. к тому же, как и сказал ранее, диаметры световых пятен будут, в общем случае, разные.

yevogre

Цитата:

Может быть дело в равномерности освещённости а не в количестве энергии?

Нет, Вы сами посмотрите на эти две мои картинки. Возьмите осевой пучок, который синим цветом!!! Они ведь одинаковые, даже если и зрачок вынесен! Так как у них диаметры зрачков одинаковые и фокусы у линз равные, то значит и одинаковая энергия в центре. А графики освещённости как раз и строятся относительно центра...



Я сейчас покажу откуда берётся четвёртая степень косинуса в формуле!!!

Первый косинус - от объекта, так как сила света зависит от угла излучения и объект предполагается АЧТ.
Второй косинус - так как входной зрачок повёрнут на угол относительно приходящего излучения.
Третий и четвёртый косинус - так как освещённость на зрачке пропорциональна квадрату расстояния.
Можете сами вывести формулу!

Заметьте, что на картинке участвует косинус главного луча именно в пространстве предметов, а не изображений, а вот Земакс производит вычисления по косинусу угла именно в пространстве изображений, что НЕПРАВИЛЬНО, как я думаю...



Добавлено:
Cheery

Цитата:

да никуда она не девается - у вас же относительная освещенность, значит поделенная на что то и это "что то" не обязано быть одинаковым в обеих ситуациях.

Минуточку, перечитайте всё ещё раз на три раза!!!
Берём линзу и смотрим на объект, при этом в фокусе поставив маленький фотоприёмник. ИТАК, сигнал сняли!!!
Теперь берём вырезаем в листе бумаги зрачок, равный диаметру линзы и выносим его вперёд на расстояние фокуса, при этом также замеряя уровень сигнала фотоприёмником в точке фокуса. Неужели Вы хотите сказать, что в точке фокуса будет другой сигнал? НЕТ!!!!!
Cheery

Цитата:

к тому же, как и сказал ранее, диаметры световых пятен будут, в общем случае, разные.

Это чего? Почему диаметры изображений для линзы с одинаковым фокусом будут разные?
Cheery

Цитата:

чтобы понять смысл - рассмотрите падение светового пучка на сферу, а потом "разверните" сферу в плоскость - интенсивность ближе к краям освещенной зоны будет меньше, чем в центре. сравните с параллельным пучком падающим на плоский экран (так и происходит когда у вас источник излучения в фокальной плоскости линзы - после прохождения линзы будет параллельный пучок. даже на схематическом изображении лучей это видно)

NO COMMENTS...

VECTORRR

Цитата:

Это чего? Почему диаметры изображений для линзы с одинаковым фокусом будут разные?  

на свои же построения посмотрите - не смущает, что красный луч гораздо дальше от центра на левой картинке?

Cheery

Цитата:

на свои же построения посмотрите - не смущает, что красный луч гораздо дальше от центра на левой картинке?

ХА-ХА-ХА, НЕ СМУЩАЕТ!!! Я ожидал, что кто-нибудь это подметит, но только это тут совсем НЕ К ДЕЛУ!!!

Это Земакс сам масштабирует картинку, чтобы она полностью влезла в экран , поэтому они не в одном масштабе. Теперь поняли?
Слева картинка сверху ограничена размером изображения в фокусе, а на правой Земакс подогнал масштаб картинки под диаметр параксиальной линзы, чтобы она в неё полностью влезла.

Короче, вот эта моя картинка полностью показывает, что освещённость зависит только от пространства предметов и потом абсолютно без разницы под каким углом пучок приходит на фокальную плоскость.

В ЗЕМАКСЕ ОШИБКА ПРИ ВЫЧИСЛЕНИИ!!! ОН СЧИТАЕТ ПО УГЛУ ГЛАВНОГО ЛУЧА В ПРОСТРАНСТВЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ, А НАДО ПО ПРОСТРАНСТВУ ПРЕДМЕТОВ, ТАК КАК ИМЕННО В ПРОСТРАНСТВЕ ПРЕДМЕТОВ ПРОИСХОДИТ ОГРАНИЧЕНИЕ ПОТОКА, А ПОТОК ДАЛЬШЕ ПОСЛЕ ЗРАЧКА СОХРАНЯЕТ СВОЮ ЭНЕРГИЮ И УЖЕ БЕЗ РАЗНИЦЫ ПОД КАКИМ УГЛОМ ПРИХОДИТ НА ЭКРАН!!!

Как связать countour error и slope error?
Для оптической поверхности?

Добавлено:

Цитата:

сравнивал теорию, RI и непоследовательный режим - совпадало.

В непоследовательном режиме одинаково...
что вынесен зрачок, что нет...



И как связать countour error и slope error?
Для оптической поверхности?

paparazzo

Цитата:

В непоследовательном режиме одинаково...
что вынесен зрачок, что нет...

А в последовательном у Вас тоже одинаково?

Цитата:

А в последовательном у Вас тоже одинаково?

В последовательном - нет!!!
Если смотреть Relative illumination...

Но вот что удивительно, если провести Image Analisys равномерного круга, То имеем вот что



Т.е. Relative illumination - неккорректно. Если судить по картинкам и непоследовательному режиму.

Добавлено:
Возможно relative illumination имеет другой смысл...

paparazzo

Цитата:

Возможно relative illumination имеет другой смысл...

Отношение яркостей... а не освещенностей. Тогда картинки имеют смысл.

Я вообщем совсем запутался....

Сейчас прогнал через последовательный и непоследовательный режим такую систему с расположением зрачка на линзе и в переднем фокусе. Как и ожидалось, в последовательном - ЛАЖА. А Вы мне не верили... Даже и не хочется все картинки вставлять ... Сами попробуйте... Не забывайте, что объект должен быть ЛАМБЕРТОВСКИЙ, так что ставьте "1" в непоследовательном режиме в соответствующей графе!!!