实验二 ZEMAX 中的像质评价方法

实验二ZEMAX 中的像质评价方法

一、实验目的

了解ZEMAX的各种像质评价方法。

二、ZEMAX的像质评价方法

ZEMAX提供丰富的像质评价指标，现结合D=0.5，相对孔径1/4、视场94°的1/6英寸CCD 广角物镜色合计参数，将主要评价结果介绍如下。

表3-1 广角物镜结构参数

序号半径R 间隔d 玻璃外径D

1 ∞0.6 K9 1.6

2 1.109 0.6 0.9

3 3.448 1.0 LAK3 1.1

4 -18.70

5 0.5 1.1

5 光阑0.1 0.35

6 -2.89 1.0 LAK3 0.41

7 -1.7 0.1 1.1

8 2.29 1.0 K9 1.1

9 -1.7378 0.6 ZF7 1.1

10 -14.791 1.1

1、几何像差曲线

(1)球差曲线（Longitudinal Aberration）

纵坐标是孔径，横坐标是球差（色球差）。

(2)焦点色位移（Focal Shift）

表示的是系统工作波长范围内不同波长的色光近焦距位移。横坐标表示焦点位移，纵坐标为不同色光的波长，

整个图形以主波长的近轴焦点为参考基准。

（3）轴外细光束像差曲线（Field Curv/Dist）

左图为像散场曲曲线，右图为畸变曲线，纵坐标为视场，左图横坐标是场曲，右图是畸变的百分比值。

（4）子午光束与弧矢光束垂轴像差曲线(Ray Fan)

横坐标表示光束孔径高度，纵坐标表示垂轴像差，EY表示δy′(子午)，EX表示δz′(弧矢)。

（5）垂轴色差（倍率色差）(Lateral Color)

横坐标表示不同色光与参考色光像高的像差，纵坐标表示视场。图中两条AIRY表示的曲线为艾里斑范围。

2、点列图(Spot Diagram)

点列图下方给的数可以看出每个视场的RMS RADIUS（均方根半径值）、AIRY光斑半径、GEO RADIUS为几何半径（最大半径），值越小成像质量越好。

另外根据分布图形的形状也可了解系统的各种几何像差的影响，如是否有明显像散或彗差特征，几种色斑的分开程度如何等。

3、波像差

（1）光程差曲线(OPD Fan)

表示每个视场的子午和弧矢方向上的光程差。横坐标表示光束孔径大小，纵坐标表示光程差。

（2）波面三维图(Wavefront Map)

此图是设定视场和色光的波像差三维分布图，下方表格中的数字给出了波差的峰谷值。4、点扩散函数(PSF)和包围圆能量(Encircled Energy)

Huygens PSF表示了像面上点扩散函数的二维分布情况，并说明了点像的分布范围，

图中左下方给出了斯特列尔比（STREHL RA TIO）S.D.。

Diffraction Encircled Energy为包围圆能量图，横坐标为圆半径，纵坐标为在对应圆范围内光能量占总光能的百分比，

根据占总光能30%所对应的圆半径，即可分析得到系统的分辨率极限。

5、传递函数MTF

定义调制传递函数MTF为：一定空间频率下像的对比度与物的对比度之比。

横坐标是空间频率lp/mm（每毫米线对），纵坐标是对比度，最大为1。.曲线曲线越高，表明成像质量越好。