ZEMAX与垂轴像差分析
ZEMAX中像差分析及理解
Z E M A X中像差分析及理解集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-Z E M A X中像差分析及理解1、轴上点球差和轴向色差、轴上点垂轴色差在ZEMAX的分析菜单中有“longitudinalaberration”项目，实际上就是“轴上点的球差分析”，不过直译过来是“纵向像差”，这实际上是外国人的说法罢了。
在这个分析图中，纵轴是“光瞳”，横轴是“像差”值。
分析图描述了F、d、C三个描述光波的球差情况，实际上也反映了轴向色差的情况，就是F、C光的数值差。
在“RayAbberation”(横向特性曲线)的0视场分析图中，也反映了轴上点像差和轴向色差的情况。
在该分析图中，数值反映的是“在像面上，各个孔径的光线与像面交点的高度与主光线与像面交点高度的差值”。
轴上点与其差别为：其中是几何像差表示的轴上点球差，表示的是横向特性曲线数值，是该对子午光线出射夹角。
轴上点的“垂轴色差”就是“RayAbberation”0视场的F、C光线数据差值。
2、??轴外球差和轴外色差“RayAbberation”光性特性曲线其他分析图反映的是物面不同高度或者不同视场的“轴外点球差和轴外点色差”，但是都反映的是像面上交点高度的差。
需要获得确切的数据值需要角度之间的转换，这是比较复杂的一件事情。
但是，从图上我们可以反映出轴外点球差和色差的大体值，一般而言其数据不会超出一个数量级。
3、??彗差与色彗差“RayAbberation”不但反映了系统球差和色差的大体情况，而且反映了彗差的情况。
按照像差理论，彗差是与孔径和视场都有关的一个像差，主要反映了经过光学系统后与主光线原对称的光线对不再与主光线对称的情形，能量上反映了对于中心点的不对称，也就是“彗尾现象”。
彗差的大体数值可以使用以下方法大体判断。
如图。
特性曲线的端点代表代表光线对在像面上的不同交点，连接两点与纵轴有一个交点A，B。
zemax像差图分析报告
ZEMAX像差深入以及像差各种图表分析初级像差深入近轴光线和远轴光线的概念。
近轴光线和远轴光线都是指与光轴平行的光线，它们都成像在光轴上（下图中画的是主光轴情况）缩小的光圈可以拦去远轴光线，而由近轴光线来成像。
总的来说，镜头的像差可以分成两大类，即单色像差及色差。
镜头的单色像差五种，它们分别是影响成像清晰度的球差、彗差、象散、场曲，以及影响物象相似度的畸变光线称远轴光线主光轴/isnonci.oon以下就分别介绍五种不同性质的单色像差:球差是由于镜头的透镜球面上各点的聚光能力不同而引起的。
从无穷远处来的平行光线在理论上应该会聚在焦点上。
但是由于近轴光线与远轴光线的会聚点并不一致，会聚光线并不是形成一个点，而是一个以光轴为中心对称的弥散圆，这种像差就称为球差。
球差的存在引起了成像的模糊，而从下图可以看出，这种模糊是与光圈的大小有关的。
小光圈时，由于光阑挡去了远轴光线，弥散圆的直径就小，图像就会清晰。
大光圈时弥散圆直径就大, 图像就会比较模糊。
必须注意，这种由球差引起的图像模糊与景深中的模糊完全是两会事，不可以混为一谈的。
球差可以通过复合透镜或者非球面镜等办法在最大限度下消除的。
在照相镜头中，光圈（孔径）数增加一档（光孔缩小一档），球差就缩小一半。
我们在拍摄时，只要光线条件允许，可以考虑使用较小的光圈（孔径）来减小球差的影响。
实用文案彗差是在轴外成像时产生的一种像差。
从光轴外的某一点向镜头发岀一束平行光线，经光学系统后，在像平面上并不是成一个点的像，而是形成不对称的弥散光斑，这种弥散光斑的形状象彗星，从中心到边缘拖着一个由细到粗的尾巴，首端明亮、清晰，尾端宽大、暗淡、模糊。
这种轴外光束引起的像差就称为彗差。
彗差的大小既与光圈仔L径）有关，也与视场有关。
我们在拍摄时也可以采取适当采用较小的光圈（孔径）来减少彗差对成象的影响。
像散也是一种轴外像差。
与彗差不同，像散仅仅与视场有关。
由于轴外光束的不对称性，使得轴外点的子午细光束（即镜头的直径方向）的会聚点与弧矢细光束（镜头的园弧方向）的会聚点位置不同，这种现象称为象散。
zemax像差图分析综述
ZEMAX像差深入以及像差各种图表分析初级像差深入近轴光线和远轴光线的概念。
近轴光线和远轴光线都是指与光轴平行的光线，它们都成像在光轴上（下图中画的是主光轴情况）。
缩小的光圈可以拦去远轴光线，而由近轴光线来成像。
总的来说，镜头的像差可以分成两大类，即单色像差及色差。
镜头的单色像差五种，它们分别是影响成像清晰度的球差、彗差、象散、场曲，以及影响物象相似度的畸变。
以下就分别介绍五种不同性质的单色像差：球差是由于镜头的透镜球面上各点的聚光能力不同而引起的。
从无穷远处来的平行光线在理论上应该会聚在焦点上。
但是由于近轴光线与远轴光线的会聚点并不一致，会聚光线并不是形成一个点，而是一个以光轴为中心对称的弥散圆，这种像差就称为球差。
球差的存在引起了成像的模糊，而从下图可以看出，这种模糊是与光圈的大小有关的。
小光圈时，由于光阑挡去了远轴光线，弥散圆的直径就小，图像就会清晰。
大光圈时弥散圆直径就大，图像就会比较模糊。
必须注意，这种由球差引起的图像模糊与景深中的模糊完全是两会事，不可以混为一谈的。
球差可以通过复合透镜或者非球面镜等办法在最大限度下消除的。
在照相镜头中，光圈(孔径)数增加一档（光孔缩小一档），球差就缩小一半。
我们在拍摄时，只要光线条件允许，可以考虑使用较小的光圈(孔径)来减小球差的影响。
彗差是在轴外成像时产生的一种像差。
从光轴外的某一点向镜头发出一束平行光线，经光学系统后，在像平面上并不是成一个点的像，而是形成不对称的弥散光斑，这种弥散光斑的形状象彗星，从中心到边缘拖着一个由细到粗的尾巴，首端明亮、清晰，尾端宽大、暗淡、模糊。
这种轴外光束引起的像差就称为彗差。
彗差的大小既与光圈(孔径)有关，也与视场有关。
我们在拍摄时也可以采取适当采用较小的光圈(孔径)来减少彗差对成象的影响。
像散也是一种轴外像差。
与彗差不同，像散仅仅与视场有关。
由于轴外光束的不对称性，使得轴外点的子午细光束（即镜头的直径方向）的会聚点与弧矢细光束（镜头的园弧方向）的会聚点位置不同，这种现象称为象散。
zemax像差图分析
ZEMAX像差深入以及像差各种图表分析初级像差深入近轴光线和远轴光线的概念。
近轴光线和远轴光线都是指与光轴平行的光线，它们都成像在光轴上（下图中画的是主光轴情况）。
缩小的光圈可以拦去远轴光线，而由近轴光线来成像。
总的来说，镜头的像差可以分成两大类，即单色像差及色差。
镜头的单色像差五种，它们分别是影响成像清晰度的球差、彗差、象散、场曲，以及影响物象相似度的畸变。
以下就分别介绍五种不同性质的单色像差：球差是由于镜头的透镜球面上各点的聚光能力不同而引起的。
从无穷远处来的平行光线在理论上应该会聚在焦点上。
但是由于近轴光线与远轴光线的会聚点并不一致，会聚光线并不是形成一个点，而是一个以光轴为中心对称的弥散圆，这种像差就称为球差。
球差的存在引起了成像的模糊，而从下图可以看出，这种模糊是与光圈的大小有关的。
小光圈时，由于光阑挡去了远轴光线，弥散圆的直径就小，图像就会清晰。
大光圈时弥散圆直径就大，图像就会比较模糊。
必须注意，这种由球差引起的图像模糊与景深中的模糊完全是两会事，不可以混为一谈的。
球差可以通过复合透镜或者非球面镜等办法在最大限度下消除的。
在照相镜头中，光圈(孔径)数增加一档（光孔缩小一档），球差就缩小一半。
我们在拍摄时，只要光线条件允许，可以考虑使用较小的光圈(孔径)来减小球差的影响。
彗差是在轴外成像时产生的一种像差。
从光轴外的某一点向镜头发出一束平行光线，经光学系统后，在像平面上并不是成一个点的像，而是形成不对称的弥散光斑，这种弥散光斑的形状象彗星，从中心到边缘拖着一个由细到粗的尾巴，首端明亮、清晰，尾端宽大、暗淡、模糊。
这种轴外光束引起的像差就称为彗差。
彗差的大小既与光圈(孔径)有关，也与视场有关。
我们在拍摄时也可以采取适当采用较小的光圈(孔径)来减少彗差对成象的影响。
像散也是一种轴外像差。
与彗差不同，像散仅仅与视场有关。
由于轴外光束的不对称性，使得轴外点的子午细光束（即镜头的直径方向）的会聚点与弧矢细光束（镜头的园弧方向）的会聚点位置不同，这种现象称为象散。
zemax初学入门像差分析报告各种图像
各种像差图表初级球差大的点列图由于外圈的蓝光大，而红光和青光比较集中，由两个情况引起。
一．蓝光的球差比较大二．轴向色差比较大初级球差大的垂轴像差此图像差由两个情况引起：一．球差在0.8到1视场的球差比较大二．轴向色差在0.8到1视场的轴向色差比较大由图看出其弧矢场曲，子午慧差，垂轴色差大。
由图，其像斑左右宽，判断其弧矢慧差和弧矢场曲大三色的像斑不重合，分开的比较大——垂轴色差比较大由图判断出，其子午慧差，弧矢场曲大和子午垂轴色差大其子午垂轴像差曲线弯曲的厉害－子午慧差大其弧矢垂轴像差在原点处的斜率大－弧矢场曲大其子午垂轴像差的各色差曲线垂轴向分离的距离大－子午垂轴色差大对于此图的子午垂轴色差在全视场0.6孔径处垂轴色差小，在全视场负孔径处垂轴色差大。
例：全视场-0.5孔径处。
子午慧差大的情况由于其子午垂轴像差弯曲的厉害——子午慧差大其慧差和垂轴色差大由于像斑有尾巴向上，有正的慧差。
像斑有向下的尾巴，有负的慧差。
各色斑不重合，上下分离的厉害，有垂轴色差。
由图看出，其轴向色差中间部分稍大，而且其图线弯曲的厉害，故高级轴向色差比较大由图看出，其慧差比较大，有向下的慧尾，其慧差为负值。
初级球差，子午慧差，子午轴外球差，子午场曲和弧矢场曲大初级球差——0视场垂轴像差曲线中，各色曲线比较集中，轴向色差不大，但是在接近全孔径的时候，曲线偏离横轴厉害，故初级球差大。
子午慧差——在子午垂轴像差曲线中，曲线弯曲的厉害。
子午场曲——在子午垂轴像差曲线中，0孔径部分曲线的斜率比较大。
弧矢场曲——在弧矢垂轴像差曲线中，0孔径部分曲线的斜率比较大。
子午轴外球差——在子午垂轴像差曲线中，全视场全孔径两端连线与0孔径切线的夹角大。
此图中还包含着高级子午慧差像差。
由图看出，包含有高级子午场曲，高级畸变由图看出其轴向色差和初级球差大轴向色差，初级球差，垂轴色差慧差可能还大些由图看出初级球差大——0视场的像斑看出轴向色差——0视场各色像斑重合的不好，形成了光环由图看出垂轴色差，初级球差，轴向色差，弧矢场曲大和子午场曲大图示：垂轴色差，轴向色差大轴向色差——各色曲线上下分离的厉害弧矢场曲——弧矢垂轴像差曲线在原点处切线的斜率大子午慧差——子午垂轴像差曲线两个端点连线与Y轴交点离原点比较远图示：垂轴色差大垂轴色差——各色光曲线上下分离的厉害图示：初级球差，轴向色差初级球差——垂轴像差曲线离X轴比较远轴向色差——各色曲线上下分离的厉害图示：初级球差，轴向色差初级球差——0视场的像斑比较大轴向色差——各色光的像斑没有重合，分离的厉害图示：初级球差（主要是在全孔径处），轴向色差（主要是在全孔径处），子午垂轴色差，子午慧差，子午场曲，弧矢场曲图示：初级球差（0视场像斑大），轴向色差（0视场各色像斑分散）,垂轴色差（各色斑上下分离的厉害）。
ZEMAX像差深入以及像差各种图表分析
ZEMAX像差深入以及像差各种图表分析目录[隐藏]•1初级像差深入o1.1球差o1.2彗差o1.3像散o1.4场曲o1.5畸变•2各种像差图表o2.1初级球差大的点列图o2.2初级球差大的垂轴像差o2.3子午慧差大的情况o2.4其慧差和垂轴色差大初级像差深入近轴光线和远轴光线的概念。
近轴光线和远轴光线都是指与光轴平行的光线，它们都成像在光轴上（下图中画的是主光轴情况）。
缩小的光圈可以拦去远轴光线，而由近轴光线来成像。
总的来说，镜头的像差可以分成两大类，即单色像差及色差。
镜头的单色像差五种，它们分别是影响成像清晰度的球差、彗差、象散、场曲，以及影响物象相似度的畸变。
以下就分别介绍五种不同性质的单色像差：球差是由于镜头的透镜球面上各点的聚光能力不同而引起的。
从无穷远处来的平行光线在理论上应该会聚在焦点上。
但是由于近轴光线与远轴光线的会聚点并不一致，会聚光线并不是形成一个点，而是一个以光轴为中心对称的弥散圆，这种像差就称为球差。
球差的存在引起了成像的模糊，而从下图可以看出，这种模糊是与光圈的大小有关的。
小光圈时，由于光阑挡去了远轴光线，弥散圆的直径就小，图像就会清晰。
大光圈时弥散圆直径就大，图像就会比较模糊。
必须注意，这种由球差引起的图像模糊与景深中的模糊完全是两会事，不可以混为一谈的。
球差可以通过复合透镜或者非球面镜等办法在最大限度下消除的。
在照相镜头中，光圈(孔径)数增加一档（光孔缩小一档），球差就缩小一半。
我们在拍摄时，只要光线条件允许，可以考虑使用较小的光圈(孔径)来减小球差的影响。
彗差是在轴外成像时产生的一种像差。
从光轴外的某一点向镜头发出一束平行光线，经光学系统后，在像平面上并不是成一个点的像，而是形成不对称的弥散光斑，这种弥散光斑的形状象彗星，从中心到边缘拖着一个由细到粗的尾巴，首端明亮、清晰，尾端宽大、暗淡、模糊。
这种轴外光束引起的像差就称为彗差。
彗差的大小既与光圈(孔径)有关，也与视场有关。
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ZEMAX像差深入以及像差各种图表分析初级像差深入近轴光线和远轴光线的概念。
近轴光线和远轴光线都是指与光轴平行的光线，它们都成像在光轴上（下图中画的是主光轴情况）。
缩小的光圈可以拦去远轴光线，而由近轴光线来成像。
总的来说，镜头的像差可以分成两大类，即单色像差及色差。
镜头的单色像差五种，它们分别是影响成像清晰度的球差、彗差、象散、场曲，以及影响物象相似度的畸变。
以下就分别介绍五种不同性质的单色像差：球差是由于镜头的透镜球面上各点的聚光能力不同而引起的。
从无穷远处来的平行光线在理论上应该会聚在焦点上。
但是由于近轴光线与远轴光线的会聚点并不一致，会聚光线并不是形成一个点，而是一个以光轴为中心对称的弥散圆，这种像差就称为球差。
球差的存在引起了成像的模糊，而从下图可以看出，这种模糊是与光圈的大小有关的。
小光圈时，由于光阑挡去了远轴光线，弥散圆的直径就小，图像就会清晰。
大光圈时弥散圆直径就大，图像就会比较模糊。
必须注意，这种由球差引起的图像模糊与景深中的模糊完全是两会事，不可以混为一谈的。
球差可以通过复合透镜或者非球面镜等办法在最大限度下消除的。
在照相镜头中，光圈(孔径)数增加一档（光孔缩小一档），球差就缩小一半。
我们在拍摄时，只要光线条件允许，可以考虑使用较小的光圈(孔径)来减小球差的影响。
彗差是在轴外成像时产生的一种像差。
从光轴外的某一点向镜头发出一束平行光线，经光学系统后，在像平面上并不是成一个点的像，而是形成不对称的弥散光斑，这种弥散光斑的形状象彗星，从中心到边缘拖着一个由细到粗的尾巴，首端明亮、清晰，尾端宽大、暗淡、模糊。
这种轴外光束引起的像差就称为彗差。
彗差的大小既与光圈(孔径)有关，也与视场有关。
我们在拍摄时也可以采取适当采用较小的光圈(孔径)来减少彗差对成象的影响。
像散也是一种轴外像差。
与彗差不同，像散仅仅与视场有关。
由于轴外光束的不对称性，使得轴外点的子午细光束（即镜头的直径方向）的会聚点与弧矢细光束（镜头的园弧方向）的会聚点位置不同，这种现象称为象散。
ZEMAX像差图表分析总结
ZEMAX像差图表分析总结
RayFan：
几何像差
球差
轴外球差——全视场全孔径两端连线与0孔径切线的夹角大。
轴上点球差：初级球差——全孔径垂轴像差曲线离X轴比较远
慧差
——在垂轴像差曲线中，曲线两端朝一个方向弯曲的厉害。
场曲
——在垂轴像差曲线中，0孔径部分曲线的斜率比较大。
像散
——场曲曲线不重合
畸变
——Field Curv/Dist图表的右半边为Distortion的百分比曲线，其与Grid Distortion的图表为相对应的关系，即Distortion的百分比愈大时，Grid Distortion的方格将变形。
色差
轴向色差（位置色差）
——零视场各色光的曲线不重合
垂轴色差（倍率色差）——大视场各色光的曲线不重合。
zemax像差图分析
ZEMAX像差深入以及像差各种图表分析初级像差深入近轴光线和远轴光线的概念。
近轴光线和远轴光线都是指与光轴平行的光线，它们都成像在光轴上（下图中画的是主光轴情况）。
缩小的光圈可以拦去远轴光线，而由近轴光线来成像。
总的来说，镜头的像差可以分成两大类，即单色像差及色差。
镜头的单色像差五种，它们分别是影响成像清晰度的球差、彗差、象散、场曲，以及影响物象相似度的畸变。
以下就分别介绍五种不同性质的单色像差：球差是由于镜头的透镜球面上各点的聚光能力不同而引起的。
从无穷远处来的平行光线在理论上应该会聚在焦点上。
但是由于近轴光线与远轴光线的会聚点并不一致，会聚光线并不是形成一个点，而是一个以光轴为中心对称的弥散圆，这种像差就称为球差。
球差的存在引起了成像的模糊，而从下图可以看出，这种模糊是与光圈的大小有关的。
小光圈时，由于光阑挡去了远轴光线，弥散圆的直径就小，图像就会清晰。
大光圈时弥散圆直径就大，图像就会比较模糊。
必须注意，这种由球差引起的图像模糊与景深中的模糊完全是两会事，不可以混为一谈的。
球差可以通过复合透镜或者非球面镜等办法在最大限度下消除的。
在照相镜头中，光圈(孔径)数增加一档（光孔缩小一档），球差就缩小一半。
我们在拍摄时，只要光线条件允许，可以考虑使用较小的光圈(孔径)来减小球差的影响。
彗差是在轴外成像时产生的一种像差。
从光轴外的某一点向镜头发出一束平行光线，经光学系统后，在像平面上并不是成一个点的像，而是形成不对称的弥散光斑，这种弥散光斑的形状象彗星，从中心到边缘拖着一个由细到粗的尾巴，首端明亮、清晰，尾端宽大、暗淡、模糊。
这种轴外光束引起的像差就称为彗差。
彗差的大小既与光圈(孔径)有关，也与视场有关。
我们在拍摄时也可以采取适当采用较小的光圈(孔径)来减少彗差对成象的影响。
像散也是一种轴外像差。
与彗差不同，像散仅仅与视场有关。
由于轴外光束的不对称性，使得轴外点的子午细光束（即镜头的直径方向）的会聚点与弧矢细光束（镜头的园弧方向）的会聚点位置不同，这种现象称为象散。
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ZEMAX像差深入以及像差各种图表分析初级像差深入近轴光线和远轴光线的概念。
近轴光线和远轴光线都是指与光轴平行的光线，它们都成像在光轴上（下图中画的是主光轴情况）。
缩小的光圈可以拦去远轴光线，而由近轴光线来成像。
总的来说，镜头的像差可以分成两大类，即单色像差及色差。
镜头的单色像差五种，它们分别是影响成像清晰度的球差、彗差、象散、场曲，以及影响物象相似度的畸变。
以下就分别介绍五种不同性质的单色像差：球差是由于镜头的透镜球面上各点的聚光能力不同而引起的。
从无穷远处来的平行光线在理论上应该会聚在焦点上。
但是由于近轴光线与远轴光线的会聚点并不一致，会聚光线并不是形成一个点，而是一个以光轴为中心对称的弥散圆，这种像差就称为球差。
球差的存在引起了成像的模糊，而从下图可以看出，这种模糊是与光圈的大小有关的。
小光圈时，由于光阑挡去了远轴光线，弥散圆的直径就小，图像就会清晰。
大光圈时弥散圆直径就大，图像就会比较模糊。
必须注意，这种由球差引起的图像模糊与景深中的模糊完全是两会事，不可以混为一谈的。
球差可以通过复合透镜或者非球面镜等办法在最大限度下消除的。
在照相镜头中，光圈(孔径)数增加一档（光孔缩小一档），球差就缩小一半。
我们在拍摄时，只要光线条件允许，可以考虑使用较小的光圈(孔径)来减小球差的影响。
彗差是在轴外成像时产生的一种像差。
从光轴外的某一点向镜头发出一束平行光线，经光学系统后，在像平面上并不是成一个点的像，而是形成不对称的弥散光斑，这种弥散光斑的形状象彗星，从中心到边缘拖着一个由细到粗的尾巴，首端明亮、清晰，尾端宽大、暗淡、模糊。
这种轴外光束引起的像差就称为彗差。
彗差的大小既与光圈(孔径)有关，也与视场有关。
我们在拍摄时也可以采取适当采用较小的光圈(孔径)来减少彗差对成象的影响。
像散也是一种轴外像差。
与彗差不同，像散仅仅与视场有关。
由于轴外光束的不对称性，使得轴外点的子午细光束（即镜头的直径方向）的会聚点与弧矢细光束（镜头的园弧方向）的会聚点位置不同，这种现象称为象散。
zemax初学入门像差分析各种图像
各种像差图表初级球差大得点列图由于外圈得蓝光大,而红光与青光比较集中，由两个情况引起. 一．蓝光得球差比较大二. 轴向色差比较大初级球差大得垂轴像差此图像差由两个情况引起:一．球差在０、8到1视场得球差比较大二．轴向色差在0、8到１视场得轴向色差比较大由图瞧出其弧矢场曲，子午慧差，垂轴色差大。
由图,其像斑左右宽,判断其弧矢慧差与弧矢场曲大三色得像斑不重合，分开得比较大——垂轴色差比较大由图判断出，其子午慧差，弧矢场曲大与子午垂轴色差大其子午垂轴像差曲线弯曲得厉害—子午慧差大其弧矢垂轴像差在原点处得斜率大－弧矢场曲大其子午垂轴像差得各色差曲线垂轴向分离得距离大－子午垂轴色差大对于此图得子午垂轴色差在全视场0、６孔径处垂轴色差小,在全视场负孔径处垂轴色差大。
例：全视场-０、５孔径处。
子午慧差大得情况由于其子午垂轴像差弯曲得厉害——子午慧差大其慧差与垂轴色差大由于像斑有尾巴向上,有正得慧差.像斑有向下得尾巴，有负得慧差。
各色斑不重合，上下分离得厉害，有垂轴色差.由图瞧出，其轴向色差中间部分稍大,而且其图线弯曲得厉害，故高级轴向色差比较大由图瞧出，其慧差比较大，有向下得慧尾，其慧差为负值。
初级球差,子午慧差,子午轴外球差，子午场曲与弧矢场曲大初级球差-—０视场垂轴像差曲线中,各色曲线比较集中，轴向色差不大，但就是在接近全孔径得时候,曲线偏离横轴厉害，故初级球差大.子午慧差——在子午垂轴像差曲线中,曲线弯曲得厉害。
子午场曲-—在子午垂轴像差曲线中,0孔径部分曲线得斜率比较大。
弧矢场曲——在弧矢垂轴像差曲线中,０孔径部分曲线得斜率比较大。
子午轴外球差-—在子午垂轴像差曲线中,全视场全孔径两端连线与0孔径切线得夹角大。
此图中还包含着高级子午慧差像差。
由图瞧出,包含有高级子午场曲，高级畸变由图瞧出其轴向色差与初级球差大轴向色差，初级球差,垂轴色差慧差可能还大些由图瞧出初级球差大-—０视场得像斑瞧出轴向色差—-0视场各色像斑重合得不好，形成了光环由图瞧出垂轴色差,初级球差，轴向色差,弧矢场曲大与子午场曲大图示：垂轴色差，轴向色差大轴向色差——各色曲线上下分离得厉害弧矢场曲—-弧矢垂轴像差曲线在原点处切线得斜率大子午慧差——子午垂轴像差曲线两个端点连线与Y轴交点离原点比较远图示：垂轴色差大垂轴色差-—各色光曲线上下分离得厉害图示：初级球差,轴向色差初级球差—-垂轴像差曲线离X轴比较远轴向色差——各色曲线上下分离得厉害图示：初级球差,轴向色差初级球差-—０视场得像斑比较大轴向色差——各色光得像斑没有重合,分离得厉害图示：初级球差（主要就是在全孔径处），轴向色差(主要就是在全孔径处）,子午垂轴色差，子午慧差，子午场曲，弧矢场曲图示：初级球差（0视场像斑大)，轴向色差（0视场各色像斑分散），垂轴色差（各色斑上下分离得厉害）。
ZEMAX像差深入以及像差各种图表分析10页
ZEMAX像差深入以及像差各种图表分析•1初级像差深入o1.1球差o1.2彗差o1.3像散o1.4场曲o1.5畸变•2各种像差图表o2.1初级球差大的点列图o2.2初级球差大的垂轴像差o2.3子午慧差大的情况o2.4其慧差和垂轴色差大初级像差深入近轴光线和远轴光线的概念。
近轴光线和远轴光线都是指与光轴平行的光线，它们都成像在光轴上（下图中画的是主光轴情况）。
缩小的光圈可以拦去远轴光线，而由近轴光线来成像。
总的来说，镜头的像差可以分成两大类，即单色像差及色差。
镜头的单色像差五种，它们分别是影响成像清晰度的球差、彗差、象散、场曲，以及影响物象相似度的畸变。
是由于镜头的透镜球面上各点的聚光能力不同而引起的。
从无穷远处来的平行光线在理论上应该会聚在焦点上。
但是由于近轴光线与远轴光线的会聚点并不一致，会聚光线并不是形成一个点，而是一个以光轴为中心对称的弥散圆，这种像差就称为球差。
球差的存在引起了成像的模糊，而从下图可以看出，这种模糊是与光圈的大小有关的。
小光圈时，由于光阑挡去了远轴光线，弥散圆的直径就小，图像就会清晰。
大光圈时弥散圆直径就大，图像就会比较模糊。
注意:这种由球差引起的图像模糊与景深中的模糊完全是两会事，不可以混为一谈的。
球差可以通过复合透镜或者非球面镜等办法在最大限度下消除的。
在照相镜头中，光圈(孔径)数增加一档（光孔缩小一档），球差就缩小一半。
我们在拍摄时，只要光线条件允许，可以考虑使用较小的光圈(孔径)来减小球差的影响。
彗差是在轴外成像时产生的一种像差。
从光轴外的某一点向镜头发出一束平行光线，经光学系统后，在像平面上并不是成一个点的像，而是形成不对称的弥散光斑，这种弥散光斑的形状象彗星，从中心到边缘拖着一个由细到粗的尾巴，首端明亮、清晰，尾端宽大、暗淡、模糊。
这种轴外光束引起的像差就称为彗差。
彗差的大小既与光圈(孔径)有关，也与视场有关,还与光阑位置有关。
我们在拍摄时也可以适当采用较小的光圈(孔径)来减少彗差对成象的影响。
ZEMAX垂轴象差分析
ZEMAX垂轴像差分析在像差理论中，我们为了描述一个光学系统的像差特性，采用不同的像差种类概念、从不同的角度衡量和定义了弥散斑的光束特性，给设计人员对于系统的像差情况有了一个比较清晰而客观的认识，有助于设计人员根据这些像差的大小认清主要矛盾，然后有目的的修改“结构参数”，从而像差设计速度更快，系统也更加的优秀。
ZEMAX中提供了“横向特性曲线”、“轴上像差曲线”、“畸变和场曲曲线”、“垂轴色差曲线”等四种像差曲线来分析光学系统的像差特性，基本上涵盖了目前像差理论专著中的“七类像差”，以子午光束像差为例：(1)五类单色像差：细光束像散、细光束子午场曲(或者平均场曲)、子午球差、子午彗差、畸变；(2)两类色差：轴上色差、垂轴色差；高级像差采用“剩余像差”来衡量定义。
在Zemax中，对于高级像差的描述是不够的。
这七类像差，就像光学设计人员手中的“七件武器”，已经能够在完整的描述光学系统的像差特性，也是“光学设计入门”的必备功底。
能够设计出一个优秀的光学系统，关键在于能够首先是否懂得如何分析出描述系统的这些像差，然后懂得从何处下手对其进行“结构参数”调整。
最先进的光学自动设计软件，也是不能够完全替代对于像差的分析，尤其是像差理论本身遭遇到高级像差之后，至今也没有获得重大的突破。
理论尚没有突破的限制，因此平常的设计经验、丰富的理论知识对于设计人员来说，是非常重要的。
下面以子午光束的垂轴像差为例进行分析。
如图一。
图一横向特性曲线图（Ray fan）根据设计人员的习惯，一般从轴上点到轴外点取若干个像点进行描述。
不同视场的子午垂轴像差曲线，纵坐标EY代表像差大小，横坐标PY代表入瞳大小，每一条曲线代表一个视场的子午光束在像面上得聚交情况。
理想的成像效果应当是曲线和横轴重合，所有孔径的光线对都在一点成像。
横向特性曲线在纵坐标上对应的区间就是子午光束在理想像面上的最大弥散斑范围。
例如上图一中0视场。
其几何弥散范围大约是16um ，这个数值和“SPT ”图中的GEO 尺寸一致，GEO 尺寸就是横向特性曲线中该视场三个光波中弥散最大那个半径。
zemax光学设计像差分析
[返回本章要点]
§10-5 球色差、几何色差与波色差的关系 [返回本章要点]
一、球色差
边光环带的 F、C 波面相交，但 F、C 光由于球差存在，在其它 环带波面不相交，称球色差。 二、几何色差与波色差的关系
一般光学系统：
，校正色差要求：
此时
校正色差
当 0.707 环带
相当于
几何色差——带光消
例：
§10-4 色差的波像差表示[返回本章要点]
近轴光线的光程之差。
二.（D-d）法求波色差的优点 1. 不需再计算 F、C 的实际光路； 2. 校正 WFC，可通过 δn 的改变达到，而保持 nD 不变 3. 通过修改 rk 使 Dk 改变，可以校正残余的 WFC
波色差——边光消，0.707 带有最大剩余波色差，该最大值为极小。
§10-6 光学系统的像差容限 [返回本章要点]
像差校正到什么程度的像差是允许的？（根据使用条件）
一、小像差系统（如目视光学仪器）——瑞利判据（要求
）
1. 色差 2. 球差
①当 U 很小，
，
②当 U 有一定大小，
，
，
（边光不一定恰好校正到零，允许残余 1 倍焦深）
以下动画是一个实际光学系统成像质量随离焦量变化的情况[返回本章要点]
二、轴外点的波像差及其与垂轴像差的关系[返回本章要点]
轴外任意一点的像差，可以用
两个分量表示
波差 W 应表示成与这两个分量之间的关系
可导出
推
沿子午截线的波像差
导
曲线对 sinU'轴所围的面积表征波像差的大小。参考点为高斯像点.
但高斯像点亦不一定是最佳参考点
与
也不能同时满足。
zemax像差图分析报告
ZEMAX像差深入以及像差各种图表分析初级像差深入近轴光线和远轴光线的概念。
近轴光线和远轴光线都是指与光轴平行的光线，它们都成像在光轴上（下图中画的是主光轴情况）。
缩小的光圈可以拦去远轴光线，而由近轴光线来成像。
总的来说，镜头的像差可以分成两大类，即单色像差及色差。
镜头的单色像差五种，它们分别是影响成像清晰度的球差、彗差、象散、场曲，以及影响物象相似度的畸变。
以下就分别介绍五种不同性质的单色像差：球差是由于镜头的透镜球面上各点的聚光能力不同而引起的。
从无穷远处来的平行光线在理论上应该会聚在焦点上。
但是由于近轴光线与远轴光线的会聚点并不一致，会聚光线并不是形成一个点，而是一个以光轴为中心对称的弥散圆，这种像差就称为球差。
球差的存在引起了成像的模糊，而从下图可以看出，这种模糊是与光圈的大小有关的。
小光圈时，由于光阑挡去了远轴光线，弥散圆的直径就小，图像就会清晰。
大光圈时弥散圆直径就大，图像就会比较模糊。
必须注意，这种由球差引起的图像模糊与景深中的模糊完全是两会事，不可以混为一谈的。
球差可以通过复合透镜或者非球面镜等办法在最大限度下消除的。
在照相镜头中，光圈(孔径)数增加一档（光孔缩小一档），球差就缩小一半。
我们在拍摄时，只要光线条件允许，可以考虑使用较小的光圈(孔径)来减小球差的影响。
彗差是在轴外成像时产生的一种像差。
从光轴外的某一点向镜头发出一束平行光线，经光学系统后，在像平面上并不是成一个点的像，而是形成不对称的弥散光斑，这种弥散光斑的形状象彗星，从中心到边缘拖着一个由细到粗的尾巴，首端明亮、清晰，尾端宽大、暗淡、模糊。
这种轴外光束引起的像差就称为彗差。
彗差的大小既与光圈(孔径)有关，也与视场有关。
我们在拍摄时也可以采取适当采用较小的光圈(孔径)来减少彗差对成象的影响。
像散也是一种轴外像差。
与彗差不同，像散仅仅与视场有关。
由于轴外光束的不对称性，使得轴外点的子午细光束（即镜头的直径方向）的会聚点与弧矢细光束（镜头的园弧方向）的会聚点位置不同，这种现象称为象散。
zemax初学入门像差分析报告各种图像
各种像差图表初级球差大的点列图由于外圈的蓝光大，而红光和青光比较集中，由两个情况引起。
一．蓝光的球差比较大二．轴向色差比较大初级球差大的垂轴像差此图像差由两个情况引起：一．球差在0.8到1视场的球差比较大二．轴向色差在0.8到1视场的轴向色差比较大由图看出其弧矢场曲，子午慧差，垂轴色差大。
由图，其像斑左右宽，判断其弧矢慧差和弧矢场曲大三色的像斑不重合，分开的比较大——垂轴色差比较大由图判断出，其子午慧差，弧矢场曲大和子午垂轴色差大其子午垂轴像差曲线弯曲的厉害－子午慧差大其弧矢垂轴像差在原点处的斜率大－弧矢场曲大其子午垂轴像差的各色差曲线垂轴向分离的距离大－子午垂轴色差大对于此图的子午垂轴色差在全视场0.6孔径处垂轴色差小，在全视场负孔径处垂轴色差大。
例：全视场-0.5孔径处。
子午慧差大的情况由于其子午垂轴像差弯曲的厉害——子午慧差大其慧差和垂轴色差大由于像斑有尾巴向上，有正的慧差。
像斑有向下的尾巴，有负的慧差。
各色斑不重合，上下分离的厉害，有垂轴色差。
由图看出，其轴向色差中间部分稍大，而且其图线弯曲的厉害，故高级轴向色差比较大由图看出，其慧差比较大，有向下的慧尾，其慧差为负值。
初级球差，子午慧差，子午轴外球差，子午场曲和弧矢场曲大初级球差——0视场垂轴像差曲线中，各色曲线比较集中，轴向色差不大，但是在接近全孔径的时候，曲线偏离横轴厉害，故初级球差大。
子午慧差——在子午垂轴像差曲线中，曲线弯曲的厉害。
子午场曲——在子午垂轴像差曲线中，0孔径部分曲线的斜率比较大。
弧矢场曲——在弧矢垂轴像差曲线中，0孔径部分曲线的斜率比较大。
子午轴外球差——在子午垂轴像差曲线中，全视场全孔径两端连线与0孔径切线的夹角大。
此图中还包含着高级子午慧差像差。
由图看出，包含有高级子午场曲，高级畸变由图看出其轴向色差和初级球差大轴向色差，初级球差，垂轴色差慧差可能还大些由图看出初级球差大——0视场的像斑看出轴向色差——0视场各色像斑重合的不好，形成了光环由图看出垂轴色差，初级球差，轴向色差，弧矢场曲大和子午场曲大图示：垂轴色差，轴向色差大轴向色差——各色曲线上下分离的厉害弧矢场曲——弧矢垂轴像差曲线在原点处切线的斜率大子午慧差——子午垂轴像差曲线两个端点连线与Y轴交点离原点比较远图示：垂轴色差大垂轴色差——各色光曲线上下分离的厉害图示：初级球差，轴向色差初级球差——垂轴像差曲线离X轴比较远轴向色差——各色曲线上下分离的厉害图示：初级球差，轴向色差初级球差——0视场的像斑比较大轴向色差——各色光的像斑没有重合，分离的厉害图示：初级球差（主要是在全孔径处），轴向色差（主要是在全孔径处），子午垂轴色差，子午慧差，子午场曲，弧矢场曲图示：初级球差（0视场像斑大），轴向色差（0视场各色像斑分散）,垂轴色差（各色斑上下分离的厉害）。
ZEMAX像差深入以及像差各种图表分析
ZEMAX像差深入以及像差各种图表分析目录[隐藏]∙1初级像差深入o1.1球差o1.2彗差o1.3像散o1.4场曲o1.5畸变∙2各种像差图表o2.1初级球差大的点列图o2.2初级球差大的垂轴像差o2.3子午慧差大的情况o2.4其慧差和垂轴色差大初级像差深入近轴光线和远轴光线的概念。
近轴光线和远轴光线都是指与光轴平行的光线，它们都成像在光轴上（下图中画的是主光轴情况）。
缩小的光圈可以拦去远轴光线，而由近轴光线来成像。
总的来说，镜头的像差可以分成两大类，即单色像差及色差。
镜头的单色像差五种，它们分别是影响成像清晰度的球差、彗差、象散、场曲，以及影响物象相似度的畸变。
以下就分别介绍五种不同性质的单色像差：球差是由于镜头的透镜球面上各点的聚光能力不同而引起的。
从无穷远处来的平行光线在理论上应该会聚在焦点上。
但是由于近轴光线与远轴光线的会聚点并不一致，会聚光线并不是形成一个点，而是一个以光轴为中心对称的弥散圆，这种像差就称为球差。
球差的存在引起了成像的模糊，而从下图可以看出，这种模糊是与光圈的大小有关的。
小光圈时，由于光阑挡去了远轴光线，弥散圆的直径就小，图像就会清晰。
大光圈时弥散圆直径就大，图像就会比较模糊。
必须注意，这种由球差引起的图像模糊与景深中的模糊完全是两会事，不可以混为一谈的。
球差可以通过复合透镜或者非球面镜等办法在最大限度下消除的。
在照相镜头中，光圈(孔径)数增加一档（光孔缩小一档），球差就缩小一半。
我们在拍摄时，只要光线条件允许，可以考虑使用较小的光圈(孔径)来减小球差的影响。
彗差是在轴外成像时产生的一种像差。
从光轴外的某一点向镜头发出一束平行光线，经光学系统后，在像平面上并不是成一个点的像，而是形成不对称的弥散光斑，这种弥散光斑的形状象彗星，从中心到边缘拖着一个由细到粗的尾巴，首端明亮、清晰，尾端宽大、暗淡、模糊。
这种轴外光束引起的像差就称为彗差。
彗差的大小既与光圈(孔径)有关，也与视场有关。
ZEMAX垂轴象差分析
ZEMAX垂轴像差分析在像差理论中，我们为了描述一个光学系统的像差特性，采用不同的像差种类概念、从不同的角度衡量和定义了弥散斑的光束特性，给设计人员对于系统的像差情况有了一个比较清晰而客观的认识，有助于设计人员根据这些像差的大小认清主要矛盾，然后有目的的修改“结构参数”，从而像差设计速度更快，系统也更加的优秀。
ZEMAX中提供了“横向特性曲线”、“轴上像差曲线”、“畸变和场曲曲线”、“垂轴色差曲线”等四种像差曲线来分析光学系统的像差特性，基本上涵盖了目前像差理论专著中的“七类像差”，以子午光束像差为例：(1)五类单色像差：细光束像散、细光束子午场曲(或者平均场曲)、子午球差、子午彗差、畸变；(2)两类色差：轴上色差、垂轴色差；高级像差采用“剩余像差”来衡量定义。
在Zemax中，对于高级像差的描述是不够的。
这七类像差，就像光学设计人员手中的“七件武器”，已经能够在完整的描述光学系统的像差特性，也是“光学设计入门”的必备功底。
能够设计出一个优秀的光学系统，关键在于能够首先是否懂得如何分析出描述系统的这些像差，然后懂得从何处下手对其进行“结构参数”调整。
最先进的光学自动设计软件，也是不能够完全替代对于像差的分析，尤其是像差理论本身遭遇到高级像差之后，至今也没有获得重大的突破。
理论尚没有突破的限制，因此平常的设计经验、丰富的理论知识对于设计人员来说，是非常重要的。
下面以子午光束的垂轴像差为例进行分析。
如图一。
图一横向特性曲线图（Ray fan）根据设计人员的习惯，一般从轴上点到轴外点取若干个像点进行描述。
不同视场的子午垂轴像差曲线，纵坐标EY代表像差大小，横坐标PY代表入瞳大小，每一条曲线代表一个视场的子午光束在像面上得聚交情况。
理想的成像效果应当是曲线和横轴重合，所有孔径的光线对都在一点成像。
横向特性曲线在纵坐标上对应的区间就是子午光束在理想像面上的最大弥散斑范围。
例如上图一中0视场。
其几何弥散范围大约是16um ，这个数值和“SPT ”图中的GEO 尺寸一致，GEO 尺寸就是横向特性曲线中该视场三个光波中弥散最大那个半径。
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至于“像散”，从其定义可以从场曲图中分析出来，主波长光线的“子午场曲和弧矢场曲之差”。ZEMAX描述的场曲为“宽光束场曲”而非“细光束场曲”。
5、 垂轴色差
ZEMAX提供的“Lateral Color”直译为“横向色差”，实际上就是垂轴色差。其纵轴是不同视场或者物高，横坐标是垂轴色差的数值。其有两种不同的表述方式，选择“缺省状态”下曲线就是垂轴色差曲线。在“Ray Abberation”光线特性曲线中在不同视场图形中，也描述了垂轴色差的趋势。
国外软件例如ZEMAX，主要使用垂轴像差的方式描述系统像差，而国内绝大部分的光学设计理论专著都是使用“几何像差”描述。两者在描述像差上并没有本质的差别，笔者个人认为“几何像差”相对“垂轴像差”而言，要更加的直观些；但是将光学系统对于像面上的像散光斑进行描述时，寥寥几种数学模型的“几何像差”并不能够完全的反映像差情况；而为了更加准确的描述像差情形，发展了高级像差以及更多的像差描述种类，其不利的一面是种类繁多的数据，使得距离系统的使用分析反而更加的复杂了。而ZEMAX软件中反映了国外对于像差的描述思想，它主要采用“垂轴像差”来进行描述，大大地减少了几何像差所造成的分析数据量繁多而缺乏整体认识的问题，然而其对于高级像差的描述以及通常的几种像差的描述就显得有些不足。对于一个光学设计人员来说，总不能对一个原始系统不加分析的进行优化，事实上设计人员需要“艺术性”的运用像差理论指导的各种经验和方法随时对系统进行修正指导。无论多好的软之处呢？也不是的。经验丰富的ZEMAX使用者能够通过分析垂轴像差图形获得大部分的“几何像差”数据或者大体趋势。本文就ZEMAX中常用的“垂轴像差”分析图和结果，来探讨我们光学设计人员常用的几种“几何像差”。希望能够帮助ZEMAX初学者适应这种强大的新的软件。
ZEMAX与“几何像差分析”
公安部一所 许正光
在设计任何一个光学系统之前，都需要考虑到各种像差的分析和控制问题。像差的分析一般是采用光学全空间追迹的方法获得的，由于计算机软件的算法发展和计算机速度的进步，和各种优化算法的发展相比较，已经达到了相当成熟的地步。
然而，一般的像差描述思路在国内国外的教程和软件中是不尽相同的。虽然说这是不同的思路或者不同的角度对同一个问题的描述，但是由于国内发展的像差理论以及习惯描述方法和国外像差理论习惯描述上有诸多的不同，这给使用ZEAMX软件的光学设计初学者学习和交流造成了一些不便。
特性曲线的端点代表代表光线对在像面上的不同交点，连接两点与纵轴有一个交点A，B。A点与原点的距离大体上可以描述该视场下的彗差数值。而AB两点之间的距离表示两种不同波长光之间的“色彗差”。
4、 场曲、畸变和像散、色场曲、色畸变
场曲和畸变是有专门的特性曲线描述的。当然，其中的不同波长之间的场曲差异以及畸变差异就反映了“色场曲”和“色畸变”像差。
1、轴上点球差和轴向色差、轴上点垂轴色差
在ZEMAX的分析菜单中有“longitudinal aberration”项目，实际上就是“轴上点的球差分析”，不过直译过来是“纵向像差”，这实际上是外国人的说法罢了。在这个分析图中，纵轴是“光瞳”，横轴是“像差”值。分析图描述了F、d、C三个描述光波的球差情况，实际上也反映了轴向色差的情况，就是F、C光的数值差。
当然，光程差图从另外一个角度上分析了这些像差的大小，大体上可以和“波像差”数值相当，不过其定义的也是像面上光线交点的高度差。借助以上的分析数据，设计人员可以获得光学系统的重要像差信息，当然这些像差信息不能够将高级像差直接描述出来，这对于熟悉高级像差校正的有经验的设计人员来说，是不方便的，也不直观。北京理工大学光电工程系曾云集了众多的光学设计专家，历时二十多年，研发了国内光学软件中目前使用最多的SOD88软件，其使用的像差分析方法能够很清晰的描述“几何像差”，并且能够分析高级像差。其光学优化算法有“适应法”和“最小二乘法”两种方法。这些成果，不但适应我国光学设计人员，而且有许多的理论创新点。然而，在全局优化方面以及图形界面化方面，近十年来却缺乏根本改善，以至于其市场逐渐被国外软件ZEMAX、CODEV轻而易举的代替；尤其是新生代的光学设计人员，已经很难想象当年的光学专家们是怎么样熟练的运用DOS版本软件辛勤工作的了。
在“Ray Abberation”(横向特性曲线)的0视场分析图中，也反映了轴上点像差和轴向色差的情况。在该分析图中，数值反映的是“在像面上，各个孔径的光线与像面交点的高度与主光线与像面交点高度的差值”。轴上点与其差别为：
其中 是几何像差表示的轴上点球差， 表示的是横向特性曲线数值， 是该对子午光线出射夹角。
轴上点的“垂轴色差”就是“Ray Abberation”0视场的F、C光线数据差值。
2、 轴外球差和轴外色差
“Ray Abberation”光性特性曲线其他分析图反映的是物面不同高度或者不同视场的“轴外点球差和轴外点色差”，但是都反映的是像面上交点高度的差。需要获得确切的数据值需要角度之间的转换，这是比较复杂的一件事情。但是，从图上我们可以反映出轴外点球差和色差的大体值，一般而言其数据不会超出一个数量级。
3、 彗差与色彗差
“Ray Abberation”不但反映了系统球差和色差的大体情况，而且反映了彗差的情况。按照像差理论，彗差是与孔径和视场都有关的一个像差，主要反映了经过光学系统后与主光线原对称的光线对不再与主光线对称的情形，能量上反映了对于中心点的不对称，也就是“彗尾现象”。
彗差的大体数值可以使用以下方法大体判断。如图。