你將學(xué)到：使用mirrors，conic constants，coordinate breaks，three dimensional layouts，obscurations。

牛頓望遠(yuǎn)鏡是最簡(jiǎn)單的矯正所有on-axis aberrations的望眼鏡。牛頓望遠(yuǎn)鏡是利用一個(gè)簡(jiǎn)單的parabolic mirror完美地矯正所有order的spherical aberration，因?yàn)槲覀冎辉趏ptical axis上使用，除spherical aberration外并沒(méi)有其他的aberration。

假想要設(shè)計(jì)一個(gè)1000mm F/5的望遠(yuǎn)鏡，我們需要一個(gè)具有2000mm的curvature及200mm的aperture。在surface 1即STO上的curvature項(xiàng)中鍵入-2000 mm，負(fù)號(hào)表示對(duì)object而言，其曲面為concave，即曲面對(duì)發(fā)光源而言是內(nèi)彎的。在thickness項(xiàng)中鍵入-1000，負(fù)路表示光線(xiàn)沒(méi)有透過(guò)mirror而是反射回來(lái)，在Glass項(xiàng)中鍵入MIRROR，最后在System的General項(xiàng)中的aperture中鍵入200。

Wavelength選用0.550，field angel則為0�，F(xiàn)在看看spot diagram，你會(huì)看到一個(gè)77.6 microns RMS的spot diagram，而一個(gè)很方便估算image quality的方法就是在spot diagram的頂端上再superimpose一個(gè)Airy diffraction ring。從spot diagram的menu bar選擇Setting，在Show Scale上選”Airy Disk”，結(jié)果如圖Figure E3-1所示，你會(huì)發(fā)現(xiàn)和選”scale bar”的結(jié)果是一樣的。圖中所列的RMS spot size選”Airy Disk”為77.6 microns。光線(xiàn)并沒(méi)有diffraction-limited的原因是因?yàn)槲覀冞�沒(méi)有設(shè)定conic constant。先前我們?cè)O(shè)定的curvature的值為-2000只是定義一個(gè)球面，若要定義一個(gè)拋物面鏡，則在STO的Conic項(xiàng)中尚需鍵入-1，接下來(lái)Update spot diagram，你會(huì)看到”Airy ring”為一個(gè)黑圈，而光線(xiàn)則聚集在圈內(nèi)中心上，RMS值為0。

可惜的是，成像的位置很不好，所謂的不好是它位于在入射光的路徑上，若你要看這個(gè)像的話(huà)，你的觀(guān)看位置剛好擋住入射光。改善的方法是在反射鏡的后面再放一個(gè)折鏡，fold mirror(后面是相對(duì)于成像點(diǎn)而言)。這個(gè)fold mirror相對(duì)于光軸的傾斜角度為45，把像往上提離光軸。因?yàn)檫M(jìn)來(lái)的光束為200mm寬，因此成像平面至少在離光軸100mm的上方，如此”看”像的時(shí)候才不會(huì)擋住入射光。我們決定用200mm，而fold mirror離先前的反射鏡面為800mm，因?yàn)?00+800=1000等于原先在STO上的thickness，即成像”距離”不變。操作如下，先把STO的thickness改為-800，然后在imagine plane前插入一個(gè)dummy surface，為何要插入dummy surface呢？又dummy surface是什麼呢？dummy surface的目的只是在幫助我們把fold mirror的位置標(biāo)示出來(lái)，本身并不具真實(shí)的光學(xué)鏡片意義，也不參予光學(xué)系統(tǒng)的任何”反應(yīng)”，所以稱(chēng)為dummy surface。怎麼插入dummy surface呢？先在image plane前面插入一個(gè)surface，這個(gè)surface很快地就會(huì)被轉(zhuǎn)變成fold mirror，但是你不要自己在surface type處去改變它成為fold mirror，而是選Tools中的Add Fold Mirror，并在其”fold surface”處選”2”代表定義surface 2為fold mirror，完成后你將看到如Zemax P.31頁(yè)中LED的表。或許你會(huì)問(wèn)，表中surface type處在surface 2及4中皆為Coord Break，這又是什麼？coordinate break surface是在目前的系統(tǒng)內(nèi)定義一個(gè)新座標(biāo)系統(tǒng)，它總是用dummy surface的觀(guān)念用來(lái)作ray tracing的目的。而在描述此新座標(biāo)系統(tǒng)中，通常選用6個(gè)不同參數(shù)，即x-decenter，y-dencenter，tiltx，tilty，tiltz及一個(gè)flag來(lái)指示tilting或decentration的order。

要注意的是，coordinate break總是相對(duì)于”current”而”global”的coordinate system，即只是在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部，若要改變某樣物件的位置或方向，我們即利用coordinate break來(lái)作此物件的區(qū)域調(diào)整，而不用重新改變所有的系統(tǒng)各部份。Coordinate break就像是一個(gè)平面指向調(diào)整后的局部系統(tǒng)的方位。然而coordinate break surface絕不會(huì)顯示出來(lái)。而它的glass項(xiàng)中顯示為”-“代表不能鍵入，而它的surface type型式一定跟它前一面鏡的glass type一致。現(xiàn)在我們來(lái)看看layout，不能選2D(2D只能看rotational symmetric systems)，要用3D看，叫出layout后，按↑↓ 或page down or up可以看立體效果，這個(gè)設(shè)計(jì)尚可再作改善，首先入射光打到fold mirror背后的部份可以vignetted，這在實(shí)際的系統(tǒng)中是一個(gè)很重要的思量。在STO的前面插入一個(gè)surface，令這個(gè)surface的thickness為900，在surface type中的Aperture Type還為”Circular Obscuration”，在Max Radius鍵入40，因?yàn)閒old mirror的semi-diameter為31，如此才能遮蔽。Update 3D layout，如看不到像Figure E3-3的圖，則在3D layout的setting項(xiàng)中改變the first surface和the last surface分別為1及6即可。