常用光學(xué)術(shù)語解釋

1、常用光學(xué)術(shù)語解釋 光學(xué)系統(tǒng)的名詞解釋，不全的大家補(bǔ)充?。。海゛perture stop孔徑光闌：限制進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)之光束大小所使用的光闌。astigmatism 像散：一個(gè)離軸點(diǎn)光源所發(fā)出之光線過透鏡系統(tǒng)后，子午焦點(diǎn)與弧矢焦點(diǎn)不在同一個(gè)位置上。marginal ray 邊緣光束：由軸上物點(diǎn)發(fā)出且通過入射瞳孔邊緣的光線。chief ray 主光束：由離軸物點(diǎn)斜向入射至系統(tǒng)且通過孔徑闌中心的光線。chromatic aberration 色像差：不同波長(zhǎng)的光在相同介質(zhì)中有不的折射率，所以軸上焦點(diǎn)位置不同，因而造成色像差。coma 慧差：當(dāng)一離軸光束斜向入射至透鏡系統(tǒng)，經(jīng)過孔徑邊緣所成之像高與經(jīng)過孔徑

2、中心所成之像高不同而形成的像差。distortion 畸變：像在離軸及軸上的放大率不同而造成，分為筒狀畸變及枕狀畸變兩種形式。entrance pupil入射瞳孑 L：由軸上物點(diǎn)發(fā)出的光線。經(jīng)過孔徑闌前的組件而形成的孔徑闌之像，亦即由軸上物點(diǎn)的位置去看孔徑闌所成的像。exit pupil 出射瞳孔：由軸上像點(diǎn)發(fā)出的光線，經(jīng)過孔徑闌后面的組件而形成的孔徑闌之像，亦即由像平面軸上的位置看孔徑闌所成的的像。field curvature 場(chǎng)曲：所有在物平面上的點(diǎn)經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)后會(huì)在像空間形成像點(diǎn)，這些像點(diǎn)所形成的像面若為曲面，則此系統(tǒng)有場(chǎng)曲。field of view 視場(chǎng)、視角：物空間中，在某一距離

3、光學(xué)系統(tǒng)所能接受的最大物體尺寸，此量值 以角度為單位。f-number 焦數(shù)：有效焦距除以入射瞳孔直徑的比值，其定義式如下：有時(shí)候f-number也稱為透鏡的速度，4 f的速度是2 f速度的兩倍。meridional plane 子午平面：在一個(gè)軸對(duì)稱系統(tǒng)中，包含主光線與光軸的平面。numerical aperture 數(shù)值孑L 徑：折射率乘以孔徑邊緣至物面（像面）中心的半夾角之正弦值，其值為兩倍的焦數(shù)之倒數(shù)。數(shù)、值孔徑有物面數(shù)值孔徑與像面數(shù)值孔徑兩種。sagittal plan弧矢平面、緯平面：包含主光線，且與子午平面正交的平面。sagittal ray 弧矢光束、緯光束：所有由物點(diǎn)出發(fā)而且

4、在弧矢平面上的斜光線。ray-intercept curve光線交切曲線：子午光線截在像平面上的高度相對(duì)于經(jīng)過透鏡系統(tǒng)后發(fā)出之光線的斜率之關(guān)系圖；或是定義為經(jīng)過透鏡系統(tǒng)后的光線位移相對(duì)于孔徑坐標(biāo)的圖。此兩種定義法可依使用者需要選擇，在OSLO中采用后者。spherical aberration 球差：近軸光束與離軸光束在軸上的焦點(diǎn)位置不同而產(chǎn)生vignetting 漸暈、光暈：離軸越遠(yuǎn)（越接近最大視場(chǎng)）的光線經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)的有效孔徑闌越小，所以越離軸的光線在離軸的像面上的光強(qiáng)度就越弱，而形成影像由中心軸向離軸暈開。角放大率：近軸像空間主光線角與近軸物空間主光線角的比率叫做角放大率，角的測(cè)量與近軸

5、入瞳和出瞳的位置有關(guān)。切跡法：切跡法指的是系統(tǒng)入瞳的連續(xù)均勻的光線。選擇默認(rèn)，瞳處的光線總是連續(xù)均勻的。然而有時(shí)也會(huì)有非連續(xù)均勻的光線。在這種情況下，ZEMAX支持光瞳切跡法，也就是改變光瞳處的光波振幅。有三種類型的切跡：均勻型，高斯型，矩陣型。對(duì)每一種類型（除連續(xù)均勻以外）切跡因素 取決于光瞳處振幅的變化率。后焦長(zhǎng)度：ZEMAX定義的后焦長(zhǎng)度是沿著 Z軸的方向，最后一個(gè)玻璃面到像面的距離。如果沒有玻璃面，后焦的長(zhǎng)度是Surfacel 到近軸像面的距離。主像面：主像面（有時(shí)又叫主點(diǎn)）指的是物和像空間共軸位置有特定的放大率。主像面包括放大率為+ 1的平面，角放大率為+ 1的節(jié)平面，放大率為-1反

6、節(jié)面，和放大率為 0的像方焦平面 和物方焦平面。除了焦平面之外，其他主像面之間也相互構(gòu)成共軸面。也就是說像空間的主像面與物空間的主像面是共軸面，等等。如果透鏡的物空間和像空間有相同的折射率，那么節(jié)面與主像面重合。主光線：如果沒有護(hù)真光闌和像差，則把從一特定場(chǎng)點(diǎn)穿過入瞳中央，到達(dá)像面的光線稱作主光線。注意到?jīng)]有護(hù)真光闌和像差，則任何穿過入瞳中央的光線將穿過光闌和出瞳。當(dāng)考慮到護(hù)真光闌，則主光線的定義為只穿過光闌中央，不一定穿過光闌中央的光線。如果有光瞳像差（這是客觀存在的）那么主光線可以穿過近軸入光瞳（如果不用準(zhǔn)直）或光闌中央（用準(zhǔn) 直）但一般說來，不會(huì)二者同時(shí)存在。ZEMAX從不用主光線來計(jì)算

7、，主要的計(jì)算是參考主要的或中央光線。注意質(zhì)心參數(shù)優(yōu)于主光線。因?yàn)樗谙衩嫔鲜艿降母蓴_小。坐標(biāo)軸（系）：光學(xué)軸是Z軸，光線開始傳播的方向是Z軸的正方向。在傳播方向上加一塊平面鏡會(huì)使傳播反向，坐標(biāo)系尊從右手定則，傳播方向是從左向右，沿著 Z軸正方向。經(jīng)過奇數(shù)平面鏡之后，光 線指向Z軸負(fù)方向。因此，經(jīng)過奇數(shù)平面鏡之后，所有的厚度是負(fù)的。衍射極限：衍射極限指的是：一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的性能受到衍射的物理機(jī)制的限制，而不是設(shè)計(jì)或者制作的不完整性。普遍的約定是系統(tǒng)的衍射極限是根據(jù)光程差來計(jì)算或度亮的。如果波峰到波谷的OPD （光程差）小于波長(zhǎng)的四分之一，那么就說系統(tǒng)處于衍射極限。 這里還有許多方式?jīng)Q定系統(tǒng)的衍射極

8、限。例如：施特雷爾比（在同一系統(tǒng)里形成的有象差點(diǎn)像的衍射圖峰值與無象差的峰值亮度之比。用于像質(zhì)的評(píng)價(jià)）。RMS OPD ;標(biāo)準(zhǔn)背離，最大斜差。對(duì)一個(gè)系統(tǒng)來說，用這種方法是衍射極限而另一種不是衍射極限，這是可能的。關(guān)于一些 ZEMAX 的圖，例如， MTF或Diffraction Encircled energy（衍射能量圈圖）等衍射極限的光學(xué)表示。 衍射極限的響應(yīng)是顯而易見的。這些數(shù)據(jù)通常根據(jù)視場(chǎng)域的某一參考點(diǎn)的追蹤光線計(jì)算出來的。光瞳跡變；護(hù)真光闌；F/# ；表面孔徑等等都和傳輸有關(guān)。但不管實(shí)際的光路怎樣，光程差都定為0。對(duì)于系統(tǒng)來說，如果場(chǎng)角在（0 , 0）點(diǎn)處，則參考點(diǎn)的位置在坐標(biāo)軸場(chǎng)點(diǎn)

9、。如果不定義（0 , 0）點(diǎn)，那么場(chǎng)點(diǎn)通常有（1 , 1 ）代替。邊緣厚度：邊緣厚度的求解可以改變中心厚度，也就是邊緣厚度的求解可改變接下來的一個(gè)表面的入射光線，意思是下一表面的半徑會(huì)改變。如果下一表面的半徑用邊緣厚度來計(jì)算，就會(huì)出現(xiàn)“infinite loop或者"circular definition :因?yàn)檫@個(gè)原因，邊緣厚度求解計(jì)算的邊緣厚度嚴(yán)格的針對(duì)第一和第 四表面。盡管第二表面的曲率和形狀被用到，但從來未涉及到它的半徑。 有效焦距： 后主像面到近軸像面的距離。他的計(jì)算是不斷變化的，主像面的計(jì)算總是根據(jù)近軸光線數(shù)據(jù)。既使像空間的折射率不是1 ,有效焦距也總是以1.0的折光線為

10、參考。入光瞳直經(jīng)： 入光瞳直徑等于物空間中用透鏡單位表示的近軸像光闡的大小。 入光瞳位置： 近軸入光瞳的位置與系統(tǒng)的第一表面相聯(lián)系。第一表面不是物面surface 0 而是surfacel 。出光瞳直徑： 出光瞳直徑等于近軸像空間用透鏡單位表示的近軸像光闡的大小。 近軸出光瞳的位置相聯(lián)系于像表面 場(chǎng)角和高度： 場(chǎng)點(diǎn)可被定義為角；物高（對(duì)系統(tǒng)來說是有限別性的共軸面）近軸像高和真實(shí)像高。 場(chǎng)角通常是用度數(shù)表示的。度數(shù)是根據(jù)物空間的近軸入瞳的位置來度量的。 浮動(dòng)光闡大?。?ZEMAX支持系統(tǒng)的浮動(dòng)光闡的定義。指的是入瞳位置；物空間的數(shù)值孔徑；像空間的F/#及表面光闡的曲率半徑。因此，設(shè)半徑，相應(yīng)的其

11、他表面的值也隨之而定，這種是定義孔徑的最有效的方法，尤其在設(shè)置虛擬的光學(xué)校正面時(shí)很方便。 玻璃： 玻璃的輸入是根據(jù)LDE的“Glass”列。空缺代表空氣折射率為1 ,還可以通過輸入“MIRROR來定義平面鏡通過"glass catalog tool”得到所有的玻璃目錄。Hexapolar rings : ZEMAX通常選擇一定光線模式來作為通用的計(jì)算，例如點(diǎn)圖，光線模式指的是進(jìn)入初瞳的一系列模式。"The hexapolar ”模式是旋轉(zhuǎn)軸對(duì)稱，用環(huán)繞中央光線的環(huán)數(shù)來表示。第一個(gè)環(huán)包括6束光線，第二個(gè)環(huán) 12束第三個(gè)環(huán)18束，如此類推。 像空間工作數(shù)F/# : 像空間工作數(shù)

12、F/#是近軸有效焦距比上近軸入瞳的直徑。 像空間數(shù)值孔徑（NA ）: 像空間數(shù)值孔徑用主波長(zhǎng)來計(jì)算。 透鏡單位： 透鏡單位主要用來度量，透鏡系統(tǒng)，包括毫米、厘米、英寸、米。 邊緣光線： 邊緣光線指的是從物中心到入瞳邊緣在像平面成像的光線。 非近軸系統(tǒng)： 非近軸系統(tǒng)指的是不能用近軸光線充分描述的系統(tǒng)。 歸一化場(chǎng)域和光瞳坐標(biāo)：ZEMAX程序和文件中經(jīng)常用到歸一化場(chǎng)域和光瞳坐標(biāo)。四個(gè)歸一化坐標(biāo)：Hx,Hy,Px,andPy 。Hx和Hy值是歸一化場(chǎng)域坐標(biāo)，PxPy是歸一化光瞳坐標(biāo)。歸一化場(chǎng)域和光瞳坐標(biāo)用一個(gè)單位圓來表征。視場(chǎng)半徑的大小 （或者物高）是歸一化場(chǎng)域坐標(biāo)的范圍，入瞳的半經(jīng)，用來限制歸一化光

13、瞳坐標(biāo)。例如，假如最大物高是10mm，如果定義了 3個(gè)場(chǎng)域，分別在：0、7、10mm。坐標(biāo)（Hx=0,Hy=1）指的是物空間光線的開始位置是(x=0mm,y=10mm )；坐標(biāo)(Hx=-1,Hy=0) 指物體(x=10mm,y=0mm) 光瞳的坐標(biāo)也是同樣的方式表式。假如入瞳的半徑 (不是直徑)是8mm，那么(Px=0 , Py=1 )指的是入瞳頂端邊緣的光線。則在入瞳表面光線的坐標(biāo)是(x=0 , y=8 )。注意：歸一化坐標(biāo)總是位于 -1到+1之間。采用歸一化坐標(biāo)的優(yōu)點(diǎn)是，某一條光線總是有同樣 的坐標(biāo)。例如，邊緣光線的坐標(biāo)總是 (Hx=0 , Hy=0 , Px=0 , Py=1 )，主光線

14、的坐標(biāo)總是 (Hx=0 , Hy=1 , Px=0 , Py=1 )。系統(tǒng)應(yīng)用歸一化坐標(biāo)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：當(dāng)光瞳的大小和位置變化時(shí)仍 然有意義。假如要優(yōu)化一個(gè)透鏡設(shè)計(jì)，您定義了計(jì)算系統(tǒng)績(jī)效函數(shù)的光線，通過應(yīng)用歸一化坐標(biāo)，當(dāng)光瞳的大小和位置或物的大小和位置改變了；或者正在優(yōu)化之中，同樣的光線仍然適用。歸一化視場(chǎng)坐標(biāo)的角位置用度數(shù)定義。例如：假定您選擇y-field 的角度是0 ； 7； 10度，就表示您的最大場(chǎng)角是 10度。則歸一化場(chǎng)角的坐標(biāo)(Hx=0 , Hy=1 )表示x-field 是0度，y-field是10度。歸一化場(chǎng)角的坐標(biāo)(Hx=-0.5, Hy=0.4 )表示x-field 是-5

15、度，y-field 是4度。注意到：如果沒有 x-field ，您可以用一個(gè)非 0的Hx來描光。Hx和Hy的值總是指被物方最大 角空間限定的圓形區(qū)域。如果您限定x-field 是10度；y-field 是6度，則最大圓形區(qū)域是 11.66度，接著Hx和Hy將受到這個(gè)半徑的歸一化。注意：如果用角定義，那么坐標(biāo)就是歸一化視場(chǎng)坐標(biāo)；如果用物高定義，那么坐標(biāo)就是歸一化物高坐標(biāo)。 物空間數(shù)值孔徑： 物空間數(shù)值孔徑是度量從物方進(jìn)入光線的散度。數(shù)值孔徑被定義作近軸邊緣光線角的折射指數(shù)。近軸和“parabasal光線”：近軸光線是指可以用斯涅爾定理來描述的光線。斯涅爾定理是：對(duì)于小角度可改寫為：(公式可以參看

16、手冊(cè))在光學(xué)中的大量定義是遵循這種線性關(guān)系。失常指的是偏離這種性質(zhì)。因此，近軸光學(xué)系統(tǒng)經(jīng)常忽略這種失常。即，認(rèn)為它是線性的。盡管這個(gè)數(shù)字化的公式用來計(jì)算近軸模型很簡(jiǎn)便，例如：焦距；F/# ；放大率，等等。但ZEMAX通常不用這些公式。而是用“parabasal光線”，通常是坐標(biāo)或者主光線來計(jì)算。ZEMAX用"parabasal光線”的原因是很多系統(tǒng)包括非近軸成分。 近軸像高：在近軸像平面上近軸像的半徑大小叫近軸像高。近軸放大率：近軸像高和物高的比率叫近軸放大率，它在近軸像平面測(cè)量。無限大共軸系統(tǒng)的近軸放大率是0。近軸工作數(shù)F/# :有效的忽略失常的工作數(shù)F/#叫近軸工作數(shù)F/#。主波

17、長(zhǎng)：主波長(zhǎng)用微米表示，用來計(jì)算系統(tǒng)的其他值。 曲率半徑：用透鏡單位度量的每一表面的彎曲程度。表面光圈：表面光圈包括：圓形；矩形；橢圓形和網(wǎng)孔形。用戶還可以自己定義光圈和光闌，浮動(dòng)”光圈是基于半徑值而定義的。表面光圈對(duì)系統(tǒng)光圈沒有影響。系統(tǒng)光圈：系統(tǒng)光圈是：系統(tǒng) F/# ;入瞳直徑；數(shù)值孔徑或光閘，四個(gè)中的任何一個(gè)足以定義其他三個(gè)。系統(tǒng)光圈用來定義物空間的入瞳直徑，反過來發(fā)射所有的光線。系統(tǒng)光圈只是圓形的，而且只有一個(gè)系統(tǒng)光圈。厚度：用透鏡單位表示的這一表面到下一表面的相對(duì)距離。厚度不是累計(jì)的，每一個(gè)值都是獨(dú)一無二的且沿著Z軸的方向。 總跡：總跡指的是光學(xué)系統(tǒng)最左面到最右面的長(zhǎng)度。從第一表面開始

18、計(jì)算，任何一個(gè)位于表面1和像平面間的厚度都考慮了，忽略坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)。漸暈因子：漸暈因子是描述入瞳大小和不同場(chǎng)角位置的系數(shù)。ZEMAX有五個(gè)漸暈因子：VDX ; VDY ; VCX ;VCY ; VAY。這些因素表征偏軸量，選擇默認(rèn)，代表把他們?cè)O(shè)為0,表示沒有漸暈。光學(xué)系統(tǒng)的視場(chǎng)角和入瞳可以看坐是一個(gè)單位圓。而前面所說的歸一化場(chǎng)域和光瞳坐標(biāo)是兩個(gè)單位圓。如果沒有漸暈，ZEMAX在大部分計(jì)算中將會(huì)描繪所有的光線。很多光學(xué)系統(tǒng)都要精選光闌。這就是意味著一部分光線將被擋去。放置光斕的原因是：第一：在廣角透鏡中降低了透鏡的大??；第二：可以除去一部分過分偏軸的光線。放置光斕通常使場(chǎng)角函數(shù)的F/#值增加（這樣會(huì)

19、使像變暗），但是大部分偏軸光線被除去后可以提高像的質(zhì)量。工作數(shù)F/# :工作數(shù)F/#比像空間工作數(shù) F/#更有用，因?yàn)樗腔谡鎸?shí)光線數(shù)據(jù)計(jì)算的。入射瞳孔：由軸上物點(diǎn)發(fā)出的光線，經(jīng)過孔徑光闌前的元件而形成的孔徑光闌的像，亦即由軸上物點(diǎn)的位置去看孔徑光闌所成的像。（孔徑光闌在物空間的共軸像），入瞳和出瞳對(duì)整個(gè)系統(tǒng)來說顯然是物和像的關(guān)系。出射瞳孔:由軸上物點(diǎn)發(fā)出的光線，經(jīng)過孔徑光闌后面的元件而形成的孔徑光闌的像，亦即由像平面軸上的位置去看孔徑光闌所成的像。出瞳距離最小為6 mmo在軍用光學(xué)儀器中由于考慮倒加眼罩和在戴防毒面具的情況下仍能觀察，出瞳距離一般為20 mm左右。隹數(shù) 八、有效焦距除以入射

20、瞳孔直徑的值。有時(shí)也稱透鏡的速度。子午平面：在一個(gè)軸對(duì)稱系統(tǒng)中，包含主光線與光軸的平面?；∈钙矫妫喊鞴饩€，且與子午平面正交的平面?；∈腹馐核杏晌稂c(diǎn)出發(fā)而且在弧矢平面上的斜光線。 光線交切曲線：子午光線截在像平面上的高度相對(duì)于經(jīng)過透鏡系統(tǒng)后發(fā)出的光線的斜率的關(guān)系圖。或者定義為經(jīng)過透鏡系統(tǒng)后的光線位移相對(duì)于孔徑坐標(biāo)的圖。漸暈：離軸越遠(yuǎn)（越接近最大視場(chǎng)）的光線經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)的有效孔徑越小，所以越離軸的光線在離軸的像面上的光強(qiáng)度就越弱，而形成影像由中心向離軸暈開。體視：當(dāng)觀察外界物體時(shí)，除了能夠知道物體的大??；形狀；亮度以及表面顏色以為，還能夠產(chǎn)生遠(yuǎn)近的感覺。這種遠(yuǎn)近的感覺的感覺稱為空間深度感覺

21、，無論是用單眼或者雙眼觀察時(shí)都能產(chǎn)生。但是雙眼的深度感覺比單眼的強(qiáng)得多，也在正確得多。我們把這種雙眼的深度感覺稱為雙眼立體視覺，簡(jiǎn)稱為體視。為了使人眼能夠形成良好的體視感，雙眼儀器左右兩個(gè)光學(xué)系統(tǒng)必須滿足以下的要求：（1）雙眼儀器左右兩個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的光軸要平行；(2) 兩個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的視放大率要一致；(3) 兩個(gè)光學(xué)系統(tǒng)之間不應(yīng)該有相對(duì)的像傾斜；景深：空間物體成像的清晰度一一景深。能在像面上獲得晰度像的物空間深度就是系統(tǒng)的景深。在幾何光學(xué)中，將像平面上允許的最大光斑直徑作為景深標(biāo)準(zhǔn)。 光線追跡：依次按照在每個(gè)面入射高和會(huì)聚角的數(shù)值，求出光線光路的過程。物方頂焦距：自光學(xué)系統(tǒng)第一面頂點(diǎn)到系統(tǒng)物方焦點(diǎn)的距離。物方截距：自頂點(diǎn)到入射光線與光軸交點(diǎn)的距離。像方頂