2021年2021年度Zemax中的像质评价方法讲义.ppt

像差(像质评价)
球差δL’
色差 △l’FC ，△L’FC
细光束子午场曲x’t
子午球差δL’T
子午彗差 K’T
细光束弧矢场曲 x’s
弧矢球差δL’S
弧矢彗差 K’S
像散 x’ts
畸变δy’z
垂轴色差 △y’FC
球差
场曲
彗差
像散
畸变
色差
垂轴色差
波像差
Zemax中的像质评价方法
2021/1/25
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Fans
Spot Diagram
MTF
PSF
Wavefront
Miscellaneous
(光扇图)
（几何点列图）
(调制传递函数)
(点扩散函数)
（波像差）
(其他或杂项)
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Fans(光扇图)
由任一物点发出的不同孔径高的光线组分别在子午面内和弧矢面内，形成子午扇形光线与弧矢扇形光线组，由这些扇形光线组描述跟像差有关的像质指标，可统称为Fans.
共有Ray Aberration、Optical path和Pupil Aberration三种.
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几何像差的垂轴表示法曲线
只考虑由一个物点发出的子午面或弧矢面内不同孔径光线，在像面上交点离开主光线交点的变化情况，相当于弥散大小；不去考虑到底是沿轴分量的像差，还是垂轴分量的像差，让我们产生综合的印象.
像面(XOY平面)上X分量像差(X aberration)和Y分量像差(Y aberration)随光线孔径高的变化曲线.
X-aberration用EX表示，Y-aberration用EY表示，光线孔径高用PX、PY表示.
Ray Aberration
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Optical path
显示的光瞳归一化坐标（PX，PY）为横轴的光程差曲线，相当于一维波像差曲线;
纵轴为光程差，以主光线所走过的光程为基准.
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Pupil Aberration
反映光瞳像差
表示实际主光线与光瞳面交点，离开高斯主光线与光瞳面交点的距离，一般用占光瞳半径的百分数表示.
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Spot Diagram(点列图)
反映任一物点发出充满入瞳的光锥，在像面上的交点弥散情况;
通常以主光线与像面交点为原点，进行量化计算点列图的弥散情况，Zemax在此基础上，还给出以虚拟的“质心”、“平均”为原点的量化点列图.
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表现形式有五种，即标准点列图(standard)、离焦点列图（Through Focus）、反映视场象高的点列图（Full Field Spot Diagrams）、随视场与波长变化的点列图阵列(Matrix Spot Diagrams)、随视场与多重结构变化的点列图阵列（Configuration Matrix Spot Diagram）;
常用的是标准点列图
Spot Diagram(点列图)
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计算点列图时入瞳上光线的选取有几种，即有极径、极角划分的极坐标形式，在Zemax中称为hexapolar（六极向）；有直角坐标网格划分的方形网格式（Square）形式；Zemax中还提供了基于伪随机方法的颤抖式（dithered）光瞳划分方法.
Spot Diagram(点列图)
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MTF(调制传递函数)
既与光学系统的像差有关，又与光学系统的衍射效果有关，是光学传递函数（OTF）的模，曲线横轴表示像面上的空间频率，单位为1/mm，即每毫米多少对线，纵轴表示对这些黑白细实线物分辨的调制度;
物理含义：应用傅立叶变换原理与光学系统相干成像理论，计算出镜头对逐渐变细的黑白线对分辨的调制度.
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