几何光学像质量评价主要通过特性曲线、点列图、衍射调制传递函数、波前分析、像差系数等,了解成像光学系统的性能。
本次先介绍:特性曲线
特性曲线(Fans)包含3个子菜单项:光纤像差(Ray Aberration)、光程(Optical Path)、光瞳像差(Pupil Aberation),如下图
1)光线像差(Ray Aberration):显示作为光瞳坐标函数的光线像差
横向特性曲线是用光线的光瞳的y坐标的函数表示的横向光线像差的x或y分量。默认选项是画出像差的Y分量曲线。但是由于横向像差是矢量,它不能完整地描述像差。ZEMAX绘制y分量时,曲线标称为EY,当绘制x分量时,曲线标称为EX。
垂直刻度在图形的下端给出。绘图的数据是光线坐标和主光线坐标之差。横向特性曲线是以光瞳的y坐标作为函数,绘制光线和像平面的交点的x或y坐标与主波长的主光线x或y坐标的差。
弧矢特性曲线是以光瞳的x坐标作为函数,绘制光线和像平面的交点的x或y坐标与主波长的主光线x或y坐标的差。每个曲线图的横向刻度是归一化的入瞳坐标PX或PY。
若显示所有波长,则图形参考主波长的主光线。若选择单色光,那么被选择的波长的主光线被参照。由于这个原因,在单色光合多色光切换显示时,非主波长的数据通常被改变。
因为像差是有x和y分量的矢量,光线像差曲线不能完全描述像差,特别是在像平面倾斜或者系统是非旋转对称时。另外,像差曲线仅仅表示了通过光瞳的两个切面的状态,而不是整个光瞳。像差曲线图的主要目的是判断系统中有哪种像差,它并不是系统性能的全面描述,尤其系统是非旋转对称时。
2)光程(Optical Path):显示用光瞳坐标函数表示的光程差。
垂轴刻度在图形的下端给出。绘图的数据是光程差(OPD),它是光线的光程和主光线的光程之差,通常计算以返回到系统出瞳上的光程差为参考。每个曲线的横向刻度是归一化的入瞳坐标。
若显示所有波长,那么图形以主波长的参考球面和主光线为参考基准。若选择单色光,那么被选择的波长的参考球面和主光线被参照。由于这个原因,在单色光和多色光切换显示时,非主波长的数据通常被改变。
3)光瞳像差(Pupil Aberration):显示用光瞳坐标函数表示的入瞳变形。
入瞳像差是以实际光线在光阑面的交点和主波长近轴光线交点的差,在近轴光阑半径所占的百分比来定义。
如最大像差超过一半的百分比,就得用光线定位,以便在矫正物空间的光线使它正确地充满光阑面。若光线定位选择被打开,入瞳像差将为0(或剩下很小的值),因为变形被光线追迹算法补偿了。可以利用这一点来检查光线定位是否正确。
这里所用的光瞳像差的定义并不是追求其完整性和与其他定义的一致性。本功能的唯一目的是为是否需要光线定位提供依据。