Zemax中的像质评价方法,像差(像质评价),球差L 色差 lFC ，LFC 细光束子午场曲xt 子午球差LT 子午彗差 KT 细光束弧矢场曲 xs 弧矢球差LS 弧矢彗差 KS 像散 xts 畸变yz 垂轴色差 yFC,球差 场曲 彗差 像散 畸变 色差 垂轴色差,波像差,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),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.,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,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.,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.,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.,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),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),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.,据计算模型的不同，可分为三类： 1) FFT MTF，基于快速傅立叶变换，先计算PSF（点扩散函数），再由PSFMTF； 2) Huygens MTF，基于惠更斯波面包络原理，先计算出瞳面上的光瞳函数，然后把出瞳面细分，看成次级光源，再向像面传递；因此计算惠更斯传函时，要将出瞳面细分网格、也将像面细分网格采样； 3) Geometric MTF，基于几何点列图，转化成子午面或弧矢面上的线扩散函数，再经傅立叶变换，得到调制传递函数.,MTF(调制传递函数),由于计算模型不同，计算结果会出现较小差别，但变化趋势及量值不会差别很大，要注意区别： 1）从计算速度上看，FFT MTF最快，Huygens MTF与Geometric MTF速度较慢，但在初始结构像质太差（如波差PV6）时，FFT MTF计算会显示出错，这是正常现象，此时几何传函仍可进行正常计算，只是传函值太低； 2）从网格采样来看，FFT MTF与Geometric MTF只需对像面（或物面）空间坐标进行2n2n网格采样，但Huygens MTF因计算模型差别，还要增加对出瞳面网格采样，这是导致Huygens MTF计算速度变慢的主要原因； 3）FFT MTF与Huygens MTF都能计算出Surface MTF（即3D-MTF），但Geometric MTF一般只计算子午与弧矢面上MTF，不提供Surface MTF.,PSF(点扩散函数),PSFPoint Spread Function，反映点物经过镜头系统后，因像差或衍射在像面上造成的扩散情况，横轴为像面上的线性尺度，纵轴为归一化能量（强度）分布； PSF的计算模型也有FFT和Huygens两种。PSF一般使用在精细成像质量或小像差系统场合.,Wavefront (波像差),可用于小像差光学系统和大像差光学系统，同时因有瑞利标准（波像差小于/4波长，镜头系统成像质量接近理想），使波像差评价像质易被量化，只是对大像差系统时，可将波像差容限取成24倍的瑞利标准; 波像差跟视场有关，由一个视场物点发出充满入瞳面的光线，相当于一个球面波入射，经过镜头系统后，出射波面因像差的存在发生变形，表示存在波像差.,Wavefront (波像差),对于一个视场，某一波长下，计算波像差时，要对入瞳面进行网格点采样，一般采样密度为2n2n ，由光线追迹，计算每一个光线到达像面时所走过的光程差。波像差是一种相对光程差，一般取主波长的 主光线所走过光程作为参考光程，相当于取主光线跟像面的交点，作为参考球面的球心，并使参考球面经过出瞳中心. Zemax对波像差还提供了Interferogram和Foucault Analysis的菜单选项，前者可以为两束光相干以干涉图表示，尤其适用于分析干涉系统，后者用于产生傅科刀口阴影图.,Miscellaneous(杂项),几何像差的分析功能 有Field Curvature/Distortion（细光束场曲与畸变）、 Longitudinal Aberration（轴向球差）、 Lateral Color（垂轴色差）,Field Curv/Distortion(细光束场曲与畸变),之所以称之为细光束场曲，是因为场曲曲线没有跟光束孔径有关 细光束场曲反映了不同视场点的细光束像点离开像面的位置变化，初级细光束场曲跟视场的平方成正比，其对成像的影响，是使一平面物体成一弯曲像面; 细光束像散反映了子午和弧矢细光束像点（或子午与弧矢弯曲像面）的不重合而分开的轴向距离.,畸变属于主光线像差，反映物象的相似程度，如小于1，则认为物象几乎完全相似; 畸变的基本定义，是某一视场主波长时的主光线与像面交点离开理想像点的垂轴距离. 实际使用时，据镜头的功用还会衍生出其他计算形式，主要有：（1）标准畸变，（2）F-Theta畸变，（3）校准(calibrated)畸变.,Field Curv/Distortion(细光束场曲与畸变),Longitudinal Aberration(轴向球差),所有工作波长的轴向球差曲线，以Primary波长的像面为计算基准，即通常所说的球差曲线; 球差一般用于评价轴上物点的成像质量，如果镜头系统具有大相对孔径，那么球差是影响成像质量的主要像差，且球差与光束孔径高之间的关系已不仅仅是二次函数关系（即初级球差），还会存在高次方关系（指高级球差）.,由球差曲线，可以看出单色球差值，高级球差数值，0.707孔径轴向色差和色球差数值; Primary波长球差曲线在0孔径时的球差值，表示镜头系统的像面与高斯像面之间有无离焦量.,Longitudinal Aberration(轴向球差),垂轴色差(Lateral Color),又称倍率色差，是主光线的像差 物方的一根复色主光线，因折射系统存在色散，在像方出射时将变成多根光线，F光和C光在像面上的交点位置之差，称为垂轴色差; 纵轴是归一化视场，横轴为垂轴色差数值，单位为Microns，垂轴色差是一种只跟视场有关的像差，如果视场不大则呈现与视场的线性关系，如视场较大，但还会出现与视场的三次方关系。也可以对每一种波长绘出它跟Primary波长交点之间差值的垂轴色差曲线.,以上四种是Zemax提供的主要几何像差，Zemax没有提供跟彗差有关的像差曲线。 如果要看彗差，可用Zemax Program Language 编写程序，计算出彗差与视场、光束孔径之间的数值关系。,