请教一些zemax序列以及非序列模式设计显微镜科勒照明的问题

本帖最后由 sgola 于 2024-7-8 22:36 编辑

新人一枚，最近接触科勒照明的仿真设计，遇到了一些问题，还请大家指导或者一起交流一番，感谢！

一.在序列模式中，结构如图所示。我的优化思路为，首先中心视场光线肯定是垂直入射像面的，所以采用如下优化；边缘视场光线应该是相互平行的，所以采用。
我的疑问是：①优化思路是否有问题，我的轴外视场完全优化不动，并且从优化结果来看，越优化反而越不准直，我剩余的操作数只有一些限制曲率半径别太小的操作数，剩下的就是默认的了。②如何判断科勒的照明效果，现在主视场与边缘视场几何图像分析分别为，多均匀算是通常意义上的达标，还有没有其他的判断科勒照明质量的方法？
二.在非序列模式中，目前结构如图所示。我的疑问是：
①非序列中的准直优化，优化向导选择空间均匀度，目标数为1时正确的吗，或者我的操作数设置有没有其他问题，目前优化完全跑不动，或者会直接跑飞，有没有解决的方法？。
②我这里使用的是矩形光源，光源的发散角是通过改变光源距离实现的吗？系统的NA应该怎么计算？NA我目前是通过在第一个透镜的第一个表面后面加一个探测器得到光线高度来计算的。

我最近也在做科勒照明但因为实例设计太少和理论光路注意点没什么参考也比较苦恼，因为机械结构的原因做的比较长不好优化（实际上是没看到参考的例子人家用了两组集光镜），但是有个疑问中间光源像那一面需要控制像差吗，如果需要控制，那优化光源像的像差和操作数直接控制替代物镜后的像面效果是否一样，中间像的像高是否符合拉赫不变量理论计算需要的光源像像高，结构上是否满足物镜后焦面空气间隔，然后1.操作数我用的默认优化+raid控制准直，你用的乘算和差值操作数至少是zemax二次计算了，优化起来比较困难，2.序列模式下一般用几何图像分析，然后导入非序列或者tp、lt仿真，3.非序列的优化我不清楚，光源发散角是光源自身的属性，看你光源类型找找有没有厂家有相似的光源光线文件或者光源规格参数

本帖最后由 sgola 于 2024-7-11 10:52 编辑

感谢解答！照明模块我也是被要求只能用三个镜片且不能用非球，头疼的很
我觉得中间光源的像差使需要控制的，找光源的成像位置，再调准直，最后成像到物镜后焦面，一步一步优化防止系统优化跑飞。
然后在我的理解里后焦面距想达到理想照明效果肯定是要和物镜焦距相对应的，但可能一个照明系统大概率会接不同的物镜，系统在设计时也应该考虑变焦和控制光阑大小来保证照明质量的结构，但实际上通过仿真来看，将光源形状改为常见的矩形LED，后焦面距和物镜焦距不是那么对应在中心区域的照明效果差距好像不太大

1、首先看你光斑均匀性效果不是很好；
2、按我的理解，科勒照明如果搞清楚了设计需求（光源发光面尺寸、发光NA、物镜的入瞳直径、物镜入瞳位置），没有很特别的指标要求的话，使用常规的透镜或双胶合透镜即可设计出来，不需要跑自动优化；
3、在你的系统没有看到科勒照明的视场光阑（可以没有孔径光阑），一般视场光阑设在发光面后的集光镜之后，视场光阑的放置位置也有一定要求；
4、视场光阑后用成像透镜，使用规格视物镜入瞳直径而定成像倍率，成像至物镜的入瞳面位置即可，如果物镜投影出来的照明光斑比需要用到的光斑大，则对以上透镜和光阑的位置可有一定宽松，但基本需要按以上规则

想问一下，明场科勒照明的边缘视场平行光束与物面的角度要与物镜NA的边缘视场角度相同吗