如何看zemax光线特性曲线图

【标题】
zemax中的ray fan和spot diagram的含义
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【正文】

ray fan

在zemax中有一个重要的分析手段，就是显示ray fan图。显示ray fan可以通过多种方式，比如菜单 analysis－fans－ray aberration显示；也可以通过直接点击在菜单栏目上的Ray按钮。

ray fan表示是光学系统的综合误差。

它的横坐标是光学系统的入瞳标量，因此总是从－1到＋1之间。显然0的位置对应就是光轴在入瞳中心的焦点。纵坐标则是针对主光线（发光点直穿光阑中心点的那条光线）在像面上的位置的相对数值。

由于我们在计算光路的时候，通常仅仅考虑两类光线，子午面和弧矢面。这样对于不同的面，就有两种不同rayfan显示。

要概念上理解ray fan图，我们假设有一个薄透镜的光学系统。光阑就在这个薄透镜上。有一个在子午面上的轴外点，发出一束光线射向这个透镜，那么它在子午面的ray fan图将是这样绘制的：

首先，这一束光线会射向光学系统的入瞳（同时也是光阑）上，会在子午面上有一个光束的分布。因此他们每个对应点都将在未来的rayfan图上显示－1到＋1的横坐标。显然主光线的位置是光阑的中点，就是0的位置。

然后这一束光线继续穿过光学系统，最后折射到像面上。由于由像差的存在；在像面的子午面上将形成由无数光点形成的光线。（对于理想的光学系统，还是应该形成一个点）

这个线上一定会有一个点，是由主光线形成的。这个点就做为整个像差的参考原点。其他的各个点到这个点的位置差值就是在ray fan中对应于各个横坐标入瞳位置的纵坐标值！

这样，一系列的点就可以在这个下xy的坐标系统中表示出来。只要有足够的点，就能连接绘制一个完整的ray fan图。

这就是ray fan图的含义，它表示的是这个光学系统参照入瞳位置的像差综合值。

需要指出的是：

● 由于有子午和弧矢两个面，因此对于每个视场的ray fan都有两个。一个子午T（对应于PY和EY），和一个弧矢S（对应于PX和EX）

● 又由于系统选择的光线不同，在每个视场的ray fan中可能会显示多个光线的不同ray fan。

● zemax将会给每个视场都绘制一个ray fan图。

ray fan缺省的位置是IMA面位置，缺省的采样点是20个点等等都可以在setting中进行重新设置。

关于rayfan中各种图形的含义，需要设计人员根据光学经验进行判断。

比如S行状的ray fan表示这个系统有球差。多个S行状（蛇行状）的ray fan表示这个系统有高级球差等等。

spot diagram

spot diagram是另外一种重要的分析像差的工具。spot diagram可以通过方式一：直接点击在屏幕菜单工具栏中的“Spt”按钮；方式二：选择菜单 Analysis-Spot Diagrams-Standard，进行查看。

参照上边的说明，spot diagram的形成，我们也可以在轴外子午面上选择一点做为发光点。这个点同样将光线射向系统的入瞳和光阑位置。和ray fan不同的就是，这次我们考虑的更全面些。这一束光线不是一个子午面的方式，而是一个面阵的方式发散。而是全面的射入入瞳。为了计算和比较，有几种布置光线的方式可以选择，比如随机点方式，矩形方式，圆形方式，还有三角方式等等。目的是能尽量保证平衡射入这个系统。

光线进入系统以后经过转折等，最后仍然是射入IMA面。对于理想光学系统，这些光线会再次重复为一个光点。但对于有像差的光学系统，这些光线会在IMA面上形成一系列的图形。这图形实际就是模拟显示了光学系统对这个轴外点的实际成像！

不同的像差有不同的像表现，同时随着像差的大小不同，这个像，也叫斑点的大小也不一样，显然像差越小的光学系统，其斑点也越小。衡量这个斑点大小有个定义，就是RMS半径定义，另外还有一个就是几何半径的定义。RMS是均方根半径，可以定量的反映这个系统实际的斑点大小。

需要说明的是：

不同的射入入瞳的光线排列会对最后的RMS半径等有影响，但并不大。

关键影响RMS半径的是，每个斑点的中心点参考点的选择：一种选择的方式是根据主光线的位置做为斑点中心光线的中点。另外一种方式是采用斑点的实际重心做为斑点中点。

对于一个轴对称系统，在轴上，显然主光线中心和斑点重心是一点没有差别，但在轴外点成像。主光线的中心计算出来的RMS显然要比斑点重心计算的RMS半径要大。其实，通常采用的是斑点重心的参考中点方式。

看MTF ···在某空间频率内和衍射极限的那条线相差多不多····至于空间频率···就看你设计的什么镜头了···
然后还可以看球差慧差位置色差象散场曲等的曲线是不是符合设计要求···
其实··还有很多~~~

至于看要求··就要看你说的是什么具体要求···
有没有什么光波限制~~就是你要在什么情况下用~~~还有出瞳距什么有没有要求···然后就是看看你要做什么样的镜头···不同用处的镜头就各个相差的要求都不一样··要看具体情况~~~

说的具体点呗~~

能看出你的设计符不符合要求，接下来需要怎样改进。

你的要求难道没有列出具体参数吗？比如某某相差不超过xx，或者某视场的MTF在某空间频率达到多少这样的。。。这些都能在zemax的那些图里看到。