zemax的spot diagram的看圖方式說(shuō)明 Zjh2{ :
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光學(xué)設(shè)計(jì)程序zemax中有個(gè)很常用的評(píng)測(cè)光學(xué)系統(tǒng)質(zhì)量的分析工具-spot diagram,中文翻譯就是點(diǎn)圖,借助它可以形象的對(duì)光學(xué)系統(tǒng)成像進(jìn)行很好的描述。這里寫(xiě)下本人對(duì)spot diagram的體會(huì)和認(rèn)識(shí)。 r'7LR
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可以通過(guò)多種方式在zemax中顯示點(diǎn)圖,方式一:直接點(diǎn)擊在屏幕菜單工具欄中的“Spt”按鈕;方式二:選擇菜單 Analysis-Spot Diagrams-Standard。 SPkn3D6
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點(diǎn)圖的原理是顯示光學(xué)系統(tǒng)在IMA面上的成像。換句話說(shuō),它就是通過(guò)計(jì)算,把一系列物方的點(diǎn)通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)以后,成像在IMA面上的情況給實(shí)際繪制出來(lái)。 (5Nv8H8|
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為了表現(xiàn)方便,它可以選擇一系列預(yù)定的模板形式,具體來(lái)說(shuō),比如一個(gè)在軸上的點(diǎn),從無(wú)限遠(yuǎn)成像到IMA面上,zemax就模擬在無(wú)限遠(yuǎn)有若干個(gè)發(fā)光點(diǎn),這些點(diǎn)平行射入入瞳,然后經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng),最后成像在IMA面上。顯然如果光學(xué)系統(tǒng)是完美的光學(xué)系統(tǒng),那么這些點(diǎn)成像點(diǎn)為一個(gè)理想的點(diǎn)。 #q\x$
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但對(duì)于實(shí)際的光學(xué)系統(tǒng),就會(huì)成像為一個(gè)彌散斑。那么這個(gè)彌散斑在IMA面上的像,就是Spot Diagram。 5Wx~ZQZ
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同理,在非軸上點(diǎn),也可以參照主光線的角度和位置,形成一系列的發(fā)光點(diǎn),經(jīng)過(guò)入瞳最后成像在IMA面上最后也形成一個(gè)彌散斑。 +-?/e-z")
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如何通過(guò)spot diagram看光學(xué)設(shè)計(jì)的質(zhì)量,簡(jiǎn)單說(shuō),這個(gè)彌散斑越小越好。如果你發(fā)現(xiàn)彌散斑足夠小,滿足你對(duì)光學(xué)系統(tǒng)最小彌散斑的要求(spot diagram的單位是微米)那么你的光學(xué)系統(tǒng)就完全可以進(jìn)行實(shí)際的加工了。換句話說(shuō),就是你的光學(xué)系統(tǒng)已經(jīng)可以設(shè)計(jì)完成了。 |a^U]
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如何才知道你的光學(xué)系統(tǒng)足夠的好?這里有個(gè)參考,就是airy斑的參考。airy斑是物理光學(xué)的一個(gè)概念。它指出在形成的彌散斑直徑在2.44*F*(主波長(zhǎng))以內(nèi)的時(shí)候,該光學(xué)系統(tǒng)可以認(rèn)為是理想(完美)光學(xué)系統(tǒng)。這樣當(dāng)你在spot diagram圖中,在setting菜單中,設(shè)置顯示airy斑。然后發(fā)現(xiàn)你的點(diǎn)圖完全都在airy斑環(huán)之內(nèi),你就可以認(rèn)為你的光學(xué) @OpNHQat9
系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)完美。 {Qu"%h.Al
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但實(shí)際上,很少有光學(xué)系統(tǒng),可以滿足符合airy斑直徑的要求。那么說(shuō)明你的光學(xué)系統(tǒng)有像差。究竟是哪種像差在起主要作用?主要的像差有,球差,慧差,像散,場(chǎng)曲,畸變。 z(y*hazK
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這些像差在spot diagram上的表現(xiàn)各不相同。但由于一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)通常是各種像差的混合。因此需要你對(duì)spot diagram的形狀進(jìn)行判斷。確認(rèn)是主要是哪種像差,然后通過(guò)修改玻璃,或者曲率 以及光闌的位置等加以調(diào)整。 5VW|fI
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在spot diagram中還有幾個(gè)參數(shù)可以參考,RMS RADIUS,均平方根半徑是一個(gè)重要的半徑參數(shù),它是彌散斑各個(gè)點(diǎn)坐標(biāo),參考中心點(diǎn),進(jìn)行的坐標(biāo)平方和后,除以點(diǎn)數(shù)量,然后開(kāi)方的值,這個(gè)值的半徑可以反映一個(gè)典型的彌散斑的大小,但它不是全部彌散斑的直徑,全部彌散斑的直徑是GEO RADIUS。 0MF}^"R
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RMS RADIUS是重要的反映彌散質(zhì)量的參數(shù),它和在優(yōu)化中,MF的值極大的吻合。(就是說(shuō)MF的某個(gè)視場(chǎng)最后值就是RMS的半徑) V~IIYB7
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