ZEMAX建模及像差分析

1、1zemax建模及像差分析 2009-8-26zemax建模zemax像差分析2一、一、 zemax建模建模 1.根據(jù)不同系統(tǒng)規(guī)格選取根據(jù)不同系統(tǒng)規(guī)格選取 常規(guī)選擇：常規(guī)選擇：object space na:顯微物鏡系統(tǒng)顯微物鏡系統(tǒng) image sspacef/#：照相系統(tǒng)：照相系統(tǒng) eetrance pupil diameter：望遠系統(tǒng)：望遠系統(tǒng) object cone aangel：照相系統(tǒng)、監(jiān)控、目鏡：照相系統(tǒng)、監(jiān)控、目鏡等等3 2.視場選取（采點選?。┮晥鲞x取（采點選?。?根據(jù)系統(tǒng)要求進行視場選取。根據(jù)系統(tǒng)要求進行視場選取。4 3.設(shè)計光波長的選取設(shè)計光波長的選取通常選用通常選用f、

2、d、c模式及藍、綠、紅；根據(jù)特殊需要選取其他波長。模式及藍、綠、紅；根據(jù)特殊需要選取其他波長。5 4.鏡片的輸入鏡片的輸入鏡片半徑藍色鏡片厚度白色空氣厚度鏡片材料6 5.建模后的建模后的2d圖圖7二、二、 zemax像差分析像差分析 1. 像差分類像差分類 軸上像差軸上像差: 球差、彗差 軸外像差軸外像差: 像散、場曲、畸變 色差：色差：位置色差、倍率色差 單色像差 球差彗差像散場曲畸變色差軸向色差倍率色差8 2. 像差的容忍極限像差的容忍極限 9 10三、顯微鏡最小分辨率及最高空間頻率2. 鏡頭極限分辨的最大空間頻率（mtf數(shù)）1 1.顯微鏡最小分辨率即msp=1/（2）= 227 line

3、s/mm如鏡頭最小分辨距離為= 2.2 m取當物面被照明時的最小分辨距為 ，a為顯微物鏡的數(shù)字孔徑 3.橫向色差小于1個大小對應(yīng)227線對mtf值0.3能被分辨11 3. 幾種像差的相互關(guān)系幾種像差的相互關(guān)系 12子午面與弧矢面子午面與弧矢面4. 相關(guān)感念及相關(guān)感念及zemax對應(yīng)分析對應(yīng)分析134.1 球差球差什么是球差？什么是球差？ 軸上點發(fā)出的同心光束，經(jīng)過光學系統(tǒng)折射后，不同孔徑的光線交于軸上不同點，這些點相對于理想像點的偏差稱為球差。14球差的表示法：球差曲線球差的表示法：球差曲線.613412211613412211uauaualhahahal .71351231171351231

4、1uauauathahahat 15垂直球差所產(chǎn)生的彌散斑：垂直球差所產(chǎn)生的彌散斑：164.2 彗差彗差 彗差和正弦差本質(zhì)上是一樣的。 正弦差 小視場系統(tǒng) 彗差 任何視場系統(tǒng)2pbatyyyk子午彗差孔徑和視場的函數(shù)17彗星狀點列圖彗差所造成的光斑彗差所造成的光斑 弧矢彗差和子午彗差的關(guān)系弧矢彗差和子午彗差的關(guān)系： 初級的子子午彗差是弧矢彗差的初級的子子午彗差是弧矢彗差的3倍倍18慧差的校正方法慧差的校正方法1.移動光闌的位置控制慧差（使通過鏡頭的束相對于光闌具有較大的對稱性，來減少慧差）2.彎曲透鏡 （可以用p、w方法來分析）3.采用非球面。19兩點的連線與ey的交點代表彗差彗差很大20彗差

5、很小，此時的主要像差是像散214.3 像散和場曲像散和場曲 子午光線和弧矢光線不會聚在離透鏡相同的距離處，子午焦點和弧矢焦點之間的距離就是像散。主光線的失對稱性彗差像散寬光束細光束22像散和場曲的表現(xiàn)：像散和場曲的表現(xiàn)：sttsxxx當系統(tǒng)存在像散時，不同的像面位置會得到不同的形狀的物點的像球差產(chǎn)生圓形彌散斑彗差產(chǎn)生彗星形狀彌散斑23244.4 場曲 某個視場的子午像點和弧矢像點相對于高斯像面的距離稱為子午場曲（xt）和弧矢場曲xs）。球面光學系統(tǒng)的像面彎曲是球面本身所決定的，如果沒有像散，子午像面和弧矢像面重合，但仍然存在像面彎曲。如果系統(tǒng)存在場曲，用平的接收平面或者探測器就無法接收到完全清

6、晰的圖像。254.5 畸變畸變 理想光學系統(tǒng)的一對共軛平面上的放大率相同，但實際系統(tǒng)中，當視場較大時，放大倍率隨著視場而改變，即產(chǎn)生畸變。為近軸像高為實際像高；其中畸變000yy yyy2627大畸變系統(tǒng)的應(yīng)用魚眼鏡頭門鏡系統(tǒng)應(yīng)用負畸變增加視場28一般系統(tǒng)的畸變要求 目視光學系統(tǒng)3 數(shù)碼相機鏡頭2 測量系統(tǒng) 0.5%294.6 位置色差位置色差 由透鏡焦距公式 1/f（n-1）（1/r1-1/r2）可知，同一薄透鏡對不同色光，對應(yīng)著不同焦距。由高斯公式1/s1/f+1/s可知，當透鏡對一物體成像時，由于各種色光對應(yīng)的焦f值不同，所以各色光所成的像位置就不同。按色光的波長由短到長，它們的像點離開

7、透鏡由近到遠地排列在光軸上，這種現(xiàn)象就是位置色差。即使在光學系統(tǒng)的近軸區(qū)，也同樣存在著位置色差。 304.7 倍率色差倍率色差 我們知道放大率與焦距有關(guān)，而透鏡焦距與折射率有關(guān)，折射率n的大小又與光的顏色有關(guān)?？梢?，透鏡對不同色光有不同的放大率，因此，白光通過透鏡可形成一系列的與各色光對應(yīng)的高度不同，位置也不一致的像，而在其中任一色光所成的像面上只能得到一個有彩邊的“像”。這種色差，稱為放大率色差。由于它表現(xiàn)在垂軸方向，因而也叫垂軸色差，或叫倍率色差。 31垂軸像差曲線垂軸像差曲線 由物面上一點發(fā)出的許多光線經(jīng)過光學系統(tǒng)后，由于存在像差，在像面上這些點不交于一點，不同孔徑的光線在像平面上的交點與主光線的交點的垂軸偏差，即垂軸像差。它按照瞳坐標和垂軸偏差所生成的曲線就是垂軸像差曲線。32