赛德像差多项式的优化

2.3节详细阐述了评价系统成像质量的多种几何像差,这些几何像差,称之为独立几何像差。仅使用这些独立几何像差,对初学者而言,不利于获得这些几何像差对系统成像质量影响的综合印象。

因此,研究人员进行像质评价时,还需关注成像质量的综合评价指标,如几何点列图(也称为弥散斑)、波像差等。一般先用综合评价指标,评价成像质量好坏。如果质量不理想,判断主要由何种几何像差降低了像质,再设法控制校正该几何像差,提高成像质量。

如果光线系统对某一物点理想成像,则该物点发出充满入瞳的所有光线,经过系统后,将全部聚焦同一像点。也可以说,由该物点发出的球面波经过系统后,仍然是球面波,其球心就是该物点的理想像点。如果成像不理想,物点发出的所有光线经过系统后,将不再交于像面上同一点,而是在像面上产生弥散斑,用某一根光线离开主光线与像面交点的二维偏差(δx′,δy′)表示,称为光线像差。遍历所有光线,可得到弥散斑或几何点列图。同样,成像不理想时,像方的出射波面不是理想球面波,通过光线追迹数据可以计算出实际波面,实际波面与理想球面波之间的光程差,称为波像差。(www.xing528.com)

ZEMAX软件中给出了系统每一个光学面的赛德(Seidal)像差贡献量。实际上,赛德像差本身不是一种几何像差,而是为了直观表示球差、彗差、场曲、像散、畸变等几何像差对成像的影响,在仅存在初级像差情况下,描述像点的弥散斑或波像差随光瞳极坐标(h,θ)、视场y的函数关系。在软件已做光线追迹得到系统弥散斑数据或波像差数据的情况下,可以由赛德像差多项式拟合出系数,得到各种几何像差的总贡献量;也可以由各光学面上的光线追迹数据和几何像差贡献量公式(具体公式早就定型,限于篇幅,不再推导或给出),给出每个面的贡献量。ZEMAX给出这些贡献量数据,供设计人员做分析并决定是否增加设计变量做参考。

赛德像差多项式也是描述初级像差与视场y和孔径h的关系式,主要特色在于:采用弥散斑(δx′,δy′)或波像差等像质综合评价指标,建立它们与入瞳极坐标(h,θ)和视场y或ω之间的关系式。如运用本节独立几何像差的基本概念,由赛德像差多项式很容易理解或判别独立几何像差的基本特征。