按照几何光学的观点,由一个物点发出的所有光线通过一个理想光学系统以后,将会聚在像面上一点,这就是这个物点的像点。而对于实际的光学系统,由于存在像差,一个物点发出的所有光线通过这个光学系统以后,其与像面交点不再是一个点,而是一弥散的散斑,称为点列图。点列图中点的分布可以近似地代表像点的能量分布,利用这些点的密集程度能够衡量系统成像质量的好坏,如图1−37所示。
图1−37 点列图示意图
点列图是一个物点发出的所有光线通过这个光学系统以后与像面交点的弥散图形,因此,计算多少抽样光线以及计算哪些抽样光线是需要首先确定的问题。通常以参考光线作为中心,在径向方向等间距的圆周上均匀抽取光线。参考光线就是以此光线作为起始点,即零像差点。参考光线可以选取主光线,也可以选取抽样光线分布的中心,或者取x和y方向最大像差的平均点。(www.xing528.com)
点列图原则上适用于大像差系统范围,显然追迹光线越多,越能精确反映像面上的光强分布,结果越接近实际情况,点列图的计算就越精确,当然计算的时间就越多。
点列图的分布密集状态可以用两个量来表示,一个是几何最大半径值,另一个是均方根半径值。几何最大半径值是参考光线点到最远光线交点的距离,换句话说,几何最大半径就是以参考光线点为中心,包含所有光线的最大圆的半径。很显然,几何最大半径值只是反映像差的最大值,并不能真实反映光能的集中程度。均方根则是每条光线交点与参考光线点的距离的平方,除以光线条数后再开方。均方根半径值反映了光能的集中程度,与几何最大半径值相比,更能反映系统的成像质量。
点列图适合用于大像差系统时的像质评价,在光学设计软件如Zemax中,可以同时显示出艾里斑的大小,艾里斑的半径等于1.22λF,其中字母F为系统的F数。如果点列图的半径接近或小于艾里斑半径,则系统接近衍射极限。此时采用波像差或光学传递函数来表示系统成像质量更为合适。
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