9章:標準レンズの高NA化検討

    作成2019.10.06
  1. 9章検討結果ファイル
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    (1)光線追跡.dll :3次元光線追跡計算サブルーチン本体
    (2)光線光線追跡-基本.xls : 3次元光線追跡計算の操作
    (3) IN_FM.txt :計算条件表1
    (4) IN_FM2.txt :計算条件表2
    (5) OUT_M.xls :計算結果
    (6)焦点距離計算.xls :焦点距離計算専用VBA
    (7)動作条件説明.txt :必要ファイルの説明
    (8)光線光線追跡-2色f50.xls: Φ20mm、f=50mmアクロマートレンズ計算ファイル
    (9)光線光線追跡-2色f100.xls: Φ20mm、f=100mmアクロマートレンズ計算ファイル
    (10)光線光線追跡-3色f50.xls: Φ20mm、f=50mmアポクロマートレンズ計算ファイル
    (11)光線光線追跡-3色f100.xls: Φ20mm、f=100mmアポクロマートレンズ計算ファイル


  2. Φ20mm、f=100mmアクロマートレンズ
     (1)「光線光線追跡-2色f100.xls」をダブルクリックでオープンして、シート「IN_FM」をクリックすると光学系の条件が表示されます。
    (2)光学ガラスは「S-FPL53」と「S-LAH66」を使用しました。
    (3)「焦点距離計算.xls」をダブルクリックでオープンして、シート「多面レンズ (アクロf100) 」をクリックすると焦点距離計算結果表が表示されます。
    NoH(mm)F(mm)Fb(mm)OL(λ)U(rad)F(mm)Fb(mm)OL(λ)U(rad)
    00.001100.000295.890800100.0002100.192800
    1299.955295.8851-0.00110.0299.818199.9124-0.05160.02
    2499.821695.8707-0.01570.040199.269299.0679-0.83970.0403
    3699.60495.8561-0.06830.060398.346397.6505-4.3740.061
    4899.311295.857-0.16390.080697.036895.6443-14.40150.0825
    51098.957795.899-0.22160.101295.322393.0262-37.12220.1051
    (4) 「光線光線追跡-2色f100.xls」のシート「操作」をクリックし、「スポットダイアグラム計算実行」ボタンを押します。
    (5)シート「変換」をクリックするとスポットダイアグラムが表示されます。



    (6)シート「作図」をクリックするとレンズの形状が表示されます。



    (7)シート「操作」の「波面収差計算実行」ボタンを押すと、波面収差の計算結果表が表示されます。
     最大の収差は波長656.3nmでグラフにすると以下のようになります。



    *収差の最大は0.08λであり、0.25λ以内の基準を満足しています。この収差を分析すると
    0次-0.0001
    1次0
    2次0.3544
    3次0
    4次-0.4933
    5次0
    6次0.2077
    *4次の球面収差の絶対値が最大ですが、2次の焦点収差、6次の球面収差と符号が逆で合成の収差が小さくなっています。


  3. Φ20mm、f=100mmアポクロマートレンズ
     (1)「光線光線追跡-3色f100.xls」をダブルクリックでオープンして、シート「IN_FM」をクリックすると光学系の条件が表示されます。
    (2)光学ガラスはS-FPL53とS-NBM51とS-BAH27を使用しました。
    (3)「焦点距離計算.xls」をダブルクリックでオープンして、シート「多面レンズ (アポクロf100) 」をクリックすると焦点距離計算結果表が表示されます。
    NoH(mm)F(mm)Fb(mm)OL(λ)U(rad)F(mm)Fb(mm)OL(λ)U(rad)
    00.001100.004194.702500100.004198.869100
    1299.955494.702600.0299.802698.5633-0.05620.02
    2499.807594.7030.00030.040199.189597.6362-0.92010.0403
    3699.553294.70440.00240.060398.136496.0566-4.84030.0612
    4899.177694.70580.00960.080896.589493.7658-16.1970.0829
    51098.650794.70.01460.101594.456190.664-42.84670.1061
    (4) 「光線光線追跡-3色f100.xls」のシート「操作」をクリックし、「スポットダイアグラム計算実行」ボタンを押します。
    (5)シート「変換」をクリックするとスポットダイアグラムが表示されます。



    (6)シート「作図」をクリックするとレンズの形状が表示されます。



    (7)シート「操作」の「波面収差計算実行」ボタンを押すと、波面収差の計算結果表が表示されます。
     最大の収差は波長4861nmでグラフにすると以下のようになります。



    *収差絶対値の最大は0.06λであり、0.25λ以内の基準を満足しています。この収差を分析すると
    0次0.0002
    1次0
    2次-0.1756
    3次0
    4次0.1356
    5次0
    6次-0.0141
    *2次の焦点収差の絶対値が最大ですが、4次の球面収差と符号が逆で合成の収差が小さくなっています。


  4. Φ20mm、f=50mmアクロマートレンズ
     (1)「光線光線追跡-2色f50.xls」をダブルクリックでオープンして、シート「IN_FM」をクリックすると光学系の条件が表示されます。
    (2)光学ガラスは「S-FPL53」と「S-LAH66」を使用しました。
    (3)「焦点距離計算.xls」をダブルクリックでオープンして、シート「多面レンズ (アクロf50) 」をクリックすると焦点距離計算結果表が表示されます。
    NoH(mm)F(mm)Fb(mm)OL(λ)U(rad)F(mm)Fb(mm)OL(λ)U(rad)
    00.00150.043441.48150050.043448.059400
    1250.045241.4784-0.00220.0449.957547.8771-0.13410.04
    2450.051941.4708-0.03320.0849.703147.3346-2.16930.0806
    3650.068241.4629-0.14480.120149.292146.4478-11.17310.122
    4850.102541.4634-0.34610.160448.750845.2517-36.04660.1648
    51050.169641.4871-0.46040.200748.135343.8225--
    (4) 「光線光線追跡-3色f100.xls」のシート「操作」をクリックし、「スポットダイアグラム計算実行」ボタンを押します。
    (5)シート「変換」をクリックするとスポットダイアグラムが表示されます。



    (6)シート「作図」をクリックするとレンズの形状が表示されます。



    (7)シート「操作」の「波面収差計算実行」ボタンを押すと、波面収差の計算結果表が表示されます。
     最大の収差は波長656.3nmでグラフにすると以下のようになります。



    *収差絶対値の最大は0.154λであり、0.25λ以内の基準を満足しています。この収差を分析すると
    0次-0.0003
    1次0
    2次0.6897
    3次0
    4次-0.9945
    5次0
    6次0.4519
    *4次の球面収差の絶対値が最大ですが、2次の焦点収差、6次の球面収差と符号が逆で合成の収差が小さくなっています。


  5. Φ20mm、f=50mmアポクロマートレンズ
     (1)「光線光線追跡-3色f50.xls」をダブルクリックでオープンして、シート「IN_FM」をクリックすると光学系の条件が表示されます。
    (2)光学ガラスはS-FPL53とS-NBM51とS-BAH27とS-LAH66を使用しました。
    (3)「焦点距離計算.xls」をダブルクリックでオープンして、シート「多面レンズ (アポクロf50) 」をクリックすると焦点距離計算結果表が表示されます。
    NoH(mm)F(mm)Fb(mm)OL(λ)U(rad)F(mm)Fb(mm)OL(λ)U(rad)
    00.00150.055740.89670050.055746.088900
    1250.054140.8951-0.00120.0449.964145.9036-0.13620.04
    2450.049840.8912-0.01710.0849.691445.3512-2.20840.0806
    3650.043640.8874-0.07330.120249.244844.4442-11.41590.1221
    4850.036840.8882-0.17110.160648.641343.2109-37.06160.1652
    51050.030540.8996-0.22150.201247.918941.7122--
    (4) 「光線光線追跡-3色f50.xls」のシート「操作」をクリックし、「スポットダイアグラム計算実行」ボタンを押します。
    (5)シート「変換」をクリックするとスポットダイアグラムが表示されます。



    (6)シート「作図」をクリックするとレンズの形状が表示されます。



    (7)シート「操作」の「波面収差計算実行」ボタンを押すと、波面収差の計算結果表が表示されます。
     最大の収差は656.3nmでグラフにすると以下のようになります。



    *収差絶対値の最大は0.10λであり、0.25λ以内の基準を満足しています。この収差を分析すると
    0次-0.0001
    1次0
    2次0.4238
    3次0
    4次-0.5663
    5次0
    6次0.235
    *4次の球面収差の絶対値が最大ですが、2次の焦点収差、6次の球面収差と符号が逆で合成の収差が小さくなっています。







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