Приложение Л1.
Описание работы с программой OPAL-PC

Л1.4. Анализ габаритов и аберраций

Л1.4.1. Задание режимов расчета габаритов

В этом пункте можно установить режимы определения габаритов пучков оптической системы:

• «Габариты пучков <реальные / заданные>». <Заданные> – габариты пучков определяются заданными апертурой, виньетированием и световыми высотами на поверхностях. Если при этом происходит нарушение условий прохождения лучей, то реальные габариты не вычисляются и дальнейший анализ оптической системы становится невозможным. <Реальные> – производится определение реальных габаритов пучков с учетом всех условий прохождения.
• «Учет условия острого края <ДА / НЕТ>» – учитывать ли условие острого края при определении реальных габаритов.
• «Учет световой высоты на поверхностях <ДА / НЕТ>» – учитывать ли заданные световые высоты на поверхностях при определении реальных габаритов.
• «Экранирование пучков <Отсутствует / Реальное  / Заданное>»  – учитывать ли экранирование пучков.

Л1.4.2. Параксиальные характеристики

Параксиальные характеристики аналогичны этому же пункту в работе «Формирование», за исключением длины оптической системы, которая в данном пункте не вычисляется.

Л1.4.3. Суммы и аберрации Зейделя

При выполнении третьего пункта меню рассчитываются и выводятся в виде таблицы монохроматические суммы Зейделя. При помощи сумм Зейделя вычисляется аберрации третьего порядка. В рамках дисциплины «Основы оптики» этот пункт не используется.

Л1.4.4. Габариты пучков

Определение габаритов пучков производится всегда перед вычислением аберраций. При расчете габаритов в всплывающее окно выводятся сообщения об ошибках при определении габаритов, и предупреждающие сообщения.

Текстовый режим

В этом пункте вычисляются передние (Ax, Ay) и задние (Ax', Ay') обобщенные апертуры в сечениях по X и Y, обобщенные положения зрачков (Sp, Sp'), коэффициенты верхнего и нижнего виньетирования и светораспределение. Все характеристики вычисляются для каждого пучка каждой длины волны.

Светораспределение показывает отношение площадей входного (выходного) зрачков в обобщенных зрачковых координатах к площади зрачка для осевого пучка основной длины волны.  Светораспределение на выходе для изображения ближнего типа определяет функцию освещенности изображения, а для изображения дальнего типа силу света в зависимости от величины относительной предметной координаты.

В настройках этого пункта можно изменить единицы измерения положения зрачков для предмета (изображения) близкого типа (дптр/мм).

Графический режим

В графической форме рисуется контур входного и выходного зрачка и область прохождения лучей на диафрагме для всех пучков. Для сравнения рисуется круг, соответствующий полной апертуре осевого пучка. Номер пучка и вид контура можно изменять в настройках этого пункта.

Л1.4.5. Характеристики главных лучей пучков

Выводятся координаты точек поля и аберрации главных лучей пучков (дисторсия, астигматизм и хроматизм увеличения).

Текстовый режим

В табличной форме при установленном поле «Хроматизм <Аберрация>» для всех пучков выводятся: величина предмета и изображения относительная и реальная, дисторсия абсолютная и относительная, и астигматические отрезки (Z'm и Z's).

В табличной форме при установленном поле «Хроматизм <Разностный>» для всех пучков выводятся: хроматизм увеличения абсолютный (Dy') и относительный (Del %) и хроматизм положения меридиональный (Z'm) и сагиттальный (Z's).

В табличной форме при установленном поле «Хроматизм <Спектр>» для всех пучков выводятся: вторичный хроматизм увеличения абсолютный (Dy') и относительный (Del %) и вторичный хроматизм положения меридиональный (Z'm) и сагиттальный (Z's).

Графический режим

В графическом режиме по умолчанию на полный экран выводится семейство основных графиков: дисторсия, астигматизм, кривизна, хроматизм увеличения и положения, светораспределение.

Любой из этих графиков, а также дополнительные графики, можно вывести отдельно, используя установку «Вид графика». 

Л1.4.6. Аберрации осевого пучка

Для заданных лучей и всех рабочих длин волн определяются поперечные, продольные, волновые аберрации, а также величина относительного неизопланатизма в осевой зоне.

Текстовый режим

В табличной форме выводится рассчитанные аберрации, а также входные и выходные координаты каждого луча. Входные координаты лучей распределяются равномерно по квадрату зрачковой координаты соответствующего сечения входного зрачка данного пучка.

Способ вывода хроматизма устанавливается в окне «Edit»: «Хроматизм <Аберрация>» – выводятся значения аберраций для текущих длин волн. «Хроматизм <Разностный>» – выводятся разности значений аберраций для текущей и основной длины волны. «Хроматизм <Спектр>» – выводятся первичный хроматизм (разность аберраций для крайних длин волн) и вторичный хроматизм (разность первичного хроматизма и аберрации для основной длины волны). Кроме того, устанавливается количество лучей (не более 8) и вывод отдельно одного из типов аберраций.

Графический режим

В графическом режиме по умолчанию на полный экран выводится семейство основных графиков: поперечные, продольные, волновые аберрации и неизопланатизм. Любой из этих графиков можно вывести отдельно, используя установку «Вид графика» окна «Edit».

Л1.4.7. Аберрации внеосевых пучков

Для указанного количества лучей в заданном сечении пучка (меридиональном, саггитальном, "косом") могут быть рассчитаны поперечные или волновые аберрации.

Вид аберраций и сечение устанавливается в окне «Edit». Для "косого" сечения в этом окне задается азимутальный угол сечения с меридиональной плоскостью. Могут рассчитываться аберрации сразу для всех внеосевых пучков (поле «Пучок <ALL>»), или для любого заданного пучка. Способ вывода хроматизма устанавливается аналогично пункту «Л1.4.6. Аберрации осевого пучка».

Для поперечных аберраций немеридионального сечения пучка выводятся две составляющие аберрации: меридиональная (Dy) и сагиттальная (Dx).

Текстовый режим

В табличной форме выводится рассчитанные аберрации, а также выходные координаты для каждого луча.

Графический режим

В графическом режиме по умолчанию на полный экран для всех пучков заданного сечения выводится график указанной аберрации.

Л1.4.8. Ход лучей в оптической системе

Текстовый режим

В текстовом режиме выводятся координаты апертурного луча на каждой поверхности, максимальные световые высоты на поверхностях, стрелки прогиба на этих высотах, а также для указанного в поле «Пучок» окна «Edit» внеосевого пучка координаты на каждой поверхности главного, верхнего, нижнего и бокового (саггитального) габаритных лучей. Особая ситуация непопадание (Н), полное внутреннее отражение (О), острый край (К), прохождение за заданными световыми высотами (Г) отмечаются соответствующими символами.

Графический режим

Вывод рисунка оптической системы с трассировкой лучей в меридиональной плоскости. Управление количеством лучей производится в окне «Edit» в полях:

• «Пучок <номер пучка>» – номер пучка, для которого проводить трассировку лучей (<АLL> – все пучки, < 0 > – осевой пучок);
• «Лучи <габаритные>» – отображаются верхний, нижний и главный лучи пучка; <веер> – отображаются несколько лучей в сечении;
• «Хроматизм <ДА>» – отображаются пучки для всех длин волн;
• «Предмет/изображение <ДА>» – отображаются предмет и изображение (если они ближнего типа).

В процессе просмотра хода лучей можно выделить фрагмент рисунка (появление рамки – «Space», выделение – «Enter»), вызвать измеритель «Alt»+«Space». Подсказки по дополнительным возможностям просмотра находятся в нижней строке экрана.

Л1.4.9. Заместить габариты на вычисленные

При выполнении этого пункта вычисленные реальные значения апертур, виньетирования и световых высот на поверхностях заменяют в заданные пользователем значения.