1 内容介紹
模拟幾何光學中的球差、彗差、像散、場曲四種像差。
其主要功能為：(1) 繪制球差的光路圖與分析圖；
(2) 繪制彗差的光路圖與分析圖；
(3) 繪制像散的光路圖；
(4) 繪制場曲的光路圖；
(5) 繪制像散的光路圖；
2 仿真代碼
%{
球差的光路圖的繪制
功能：繪制球差的光路圖
實體量：
n1,n2：媒體折射率；
r/mm:球面鏡半徑；
L/mm:物方截距；
L2/mm:像方截距；
L_cut/mm:截止像面與透鏡中心之間的距離；
h/mm:入射高度；
h_new/mm:截至像面上出射光線的高度；
U1:物方孔徑角；
U2:像方孔徑角；
I1:入射角；
I2:折射角；
%}
%% 繪制前處理
%%%%%%%%%%%%%
clc; %清空曆史視窗中的内容
clear; %清除變量
close all; %關閉所有圖形視窗
%% 資料輸入
%%%%%%%%%%%
n1=1; n2=1.33; %設定媒體的折射率
r=-200; %球面鏡半徑
L=-300; %物方截距
h=-70:1:70; %入射高度及步長
L_cut=300; %确定截止像面
%% 光線追迹
%%%%%%%%%%%
%大L公式追迹光線
U1=atan(h/L); %物方孔徑角
I1=asin((L-r)*sin(U1)/r); %入射角
I2=asin(n1*sin(I1)/n2); %折射角
U2=U1+I1-I2; %像方孔徑角
L2=r*(1+sin(I2)./sin(U2)); %像方截距
h_new=tan(U2)*L_cut+h; %确定截止像面上光線高度
%% 光路圖繪制
%%%%%%%%%%%%%
[~,num]=size(h); %計算矩陣h大小
figure; %建立視窗
c=jet(num);
set(gcf,'color',[0.9,0.9,0.9]); %視窗背景顔色更改
set(gcf,'position',[250 200 1100 500]); %視窗大小調整
subplot('position',[0.001 0.18 0.7 0.7]); %建立子圖1
%入射光線及出射光線的繪制
for i=1:20:num
colorData=[c(i,1),c(i,2),c(i,3)]; %顔色矩陣
line([L,0],[0,h(i)],'color',colorData); %入射光線
line([0,L_cut],[h(i),h_new(i)],'color',colorData); %出射光線
end
hold on;
%光軸等直線繪制
line([L-50,330],[0,0],'linestyle','--','color','k','linewidth',1); %光軸
quiver(0,0,0,130,'MaxHeadSize',0.5,'LineWidth',1.5,'color','k'); %透鏡1
quiver(0,0,0,-130,'MaxHeadSize',0.5,'LineWidth',1.5,'color','k'); %透鏡2
title('\itSpherical Aberration Path Diagram','FontSize',13); %标題
axis off; %隐軸
%% 像差放大圖繪制
%%%%%%%%%%%%%%%%%
subplot('position',[0.72 0.35 0.18,0.4]) %建立子圖2
set(gca,'color',[0.95,0.95,0.95]); %子圖背景顔色更改
for i=1:20:num %出射光線繪制
colorData=[c(i,1),c(i,2),c(i,3)]; %顔色矩陣
line([L,0],[0,h(i)],'color',colorData); %入射光線
line([0,300],[h(i),h_new(i)],'color',colorData); %出射光線
end
xlim([263,268]); %x坐标範圍(實作放大功能）
ylim([-3,3]); %y坐标範圍(實作放大功能）
text(264,2,'\itenlarged view','FontSize',13); %标注放大圖
grid on; %打開網格
3 運作結果
