BEAM4

Hallo alle miteinander,

einige von euch werden sich vielleicht noch daran erinnern, dass es Anfang der 90-er Jahre in jedem Sky&Telescope Heft eine Anzeige für ein optisches Raytracing-Programm gab, BEAM2, BEAM3 und BEAM4. Das hat damals richtig viel Geld gekostet und ich konnte mir nur die einfachste Version leisten. Die Version 4 gibt es jetzt als kostenlose JAVA Version! Kann bis zu 99 Flächen und 999 Strahlen durchrechnen. Auch off-axis und verkippte Elemente, voll 3D-tauglich. Man kann auch automatische Optimierungen durchführen.
Man braucht sicherlich ein paar Tage um sich in das Bedienkonzept einzuarbeiten, aber das Manual ist gut geschrieben und es sind auch viele Beispiele dabei.
Ganz heisser Tip von mir, schaut es euch mal an.
http://www.stellarsoftware.com/

Gruß
Michael

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Nils_Eggert</i>
das hört sich doch gut an. Vielen Dank dafür.
Ist es mit OSLO vergleichbar, bzw. wo sind Unterschiede?
Bei OSLO finde ich bspw. die Opimierungsfunktion etwas verwirrend.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Mit OSLO kann ich nicht vergleichen weil ich mich nie damit beschäftigt habe.
Bei BEAM wird das optische System in einer ASCII Datei definiert. Die zu optimierenden Parameter werden einfach durch ein Fragezeichen gekennzeichnet.

Gruß
Michael

Ich habe hier mal ein kleines Beispiel um euch zu zeigen was man mit BEAM4 machen kann. Das ist ein ganz einfacher Schiefspiegler der nur aus einem einzigen Spiegel besteht, Durchmesser 202mm und Brennweite 1000mm. Der Bildpunkt soll 120mm außerhalb der optischen Achse liegen, so dass das System obstruktionsfrei ist. Die Parameter, bei denen ein Fragezeichen dahinter steht, wurden automatisch optimiert:
-- Kippwinkel
-- Zernike-Koeffizienten 4, 7, 8, 10 und 11
-- Krümmung des Spiegels (das ist der Kehrwert des Krümmungsradius)

Gruß
Michael

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Reverend_Coyote</i>
... Leider gibt es hier keine Updates mehr, ...
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Bei Stellar Software (Michael Lampton) gibt's auch nach über 20 Jahren noch Support. Er sucht gerade einen kleinen Fehler in der JAVA-Version, den ich gestern gefunden habe.

Gruß
Michael

Hier habe ich noch ein anderes Beispiel.
Die Frage war, welchen Krümmungsradius die beiden Flächen einer bikonvexen Linse haben müssen, die 10mm Durchmesser, 4mm Mittendicke und 10mm Brennweite haben soll. Das Material soll N-BK7 sein, n=1.515 bei 633nm.
Bei 10mm Brennweite müssen der Bild- und der Objektpunkt jeweils 20mm von der Mitte der Linse entfernt sein. Für die unbekannte Krümmung setzt man zunächst irgendeinen Anfangswert ein (kann auch Null sein), und lässt dann den Optimierer laufen. Nach ein paar Sekunden ist die gesuchte Krümmung gefunden. Die Buchstaben "a" und "A" hinter den Krümmungen bedeuten, dass die beiden Werte den gleichen Betrag haben sollen, aber unterschiedliches Vorzeichen.

Gruß
Michael

Hier ist ein Beispiel das schon etwas kniffliger ist. Es geht darum, den Kippwinkel eines schwach gekrümmten Hohlspiegels so zu optimieren, dass der an anderer Stelle erzeugte Astigmatismus kompensiert wird.
In den Zeilen 2 und 3 wird der Astigmatismus mit einer schwach zylindrischen Linse erst einmal erzeugt.
Die Strahlen laufen in +Z Richtung und treffen in Zeile 4 auf den verkippten Hohlspiegel.
Das Problem ist nun, dass die Koordinaten von allen nachfolgenden Bauteilen vom (variablen) Kippwinkel abhängen. Das wird bei BEAM4 über ein "Coordinate Break" gelöst. Man lässt die Strahlen zunächst in ein "CBin" reinlaufen und sie kommen an anderer Stelle am "CBout" wieder raus. Die "CBin" und "CBout" Flächen können dabei unterschiedlich gekippt sein und sie können auch gekrümmt sein.
In diesem Beispiel habe ich die "CBin" Fläche sehr dicht vor den verkippten Spiegel gelegt. Der Abstand ist nur 1 nm, das ist vernachlässigbar.
Die "CBout" Fläche habe ich 250mm nach unten verschoben, und in die entgegengesetzte Richtung verkippt. Das hat zur Folge, dass die Strahlen jetzt in -Z Richtung aus der "CBout" Fläche rauskommen, und die Koordinaten der nachfolgenden Bauteile nicht neu berechnet werden müssen, denn sie liegen wieder auf der Z-Achse.
In Zeile 7 kommt ein Parabolspiegel, der die Strahlen auf die Bildebene fokussiert.
Automatisch optimiert wird die Fokus-Position und der Kippwinkel des Spiegels (Spiegel und CBin positiv "a", CBout negativ "A").
Man kann jetzt die Stärke des erzeugten Astigmatismus in Zeile 2 verändern, oder den Krümmungsradius des verkippten Spiegels verändern, und automatisch den passenden Kippwinkel bestimmen.

Gruß
Michael

P.S. In Zeile 6 muss man den Durchmesser entweder sehr groß angeben, oder undefiniert lassen. Warum das so ist verstehe ich noch nicht.