近轴和傍轴光线(Paraxial and Parabasal Rays)

术语近轴是指"在轴附近"。近轴光学是指通过斯涅尔定律的线性形式就足以描述的光学系统。斯涅尔定律为：

对于小角度，此定律变成

光学的许多定义都是基于这一线性假设。像差是指偏离此线性的现象，因此光学系统的近轴特性通常被视为没有像差的系统的特性。近轴光线追迹所使用的公式会假设光学表面光焦度仅基于顶点的曲率半径，从而忽略表面的局部线性倾斜和更高阶曲率。

近轴数据在与表面顶点正切的平面上进行计算，假设整个表面孔径范围内的表面光焦度都与表面顶点上的曲率半径近似。某些特殊表面类型不能够使用近轴模拟，对于这些表面，即使对近轴光线也执行真实光线追迹计算。

OpticStudio 可以计算许多近轴数据，如焦距、F/#、焦点位置和入瞳直径等。当光学系统中有元件违反了下面这一假设时（假设整个表面孔径范围内的表面光焦度都与表面顶点上的曲率半径近似），应谨慎使用这些近轴数据值。

许多分析功能需要用到近轴数据，通常作为真实光线数据测量的参考。为了确保这些功能能够正常工作，对于不符合上述近轴假设的光学系统，OpticStudio追迹与参考光线成小角度的真实（真实是指直接使用斯涅尔定律）"傍轴"光线，参考光线通常是轴上光线或主光线。傍轴光线用于计算光阑尺寸减小时系统的限制特性，以便能够更好地评估近轴性质。

OpticStudio使用傍轴光线（而非近轴光线）的原因是因为许多光学系统包含非近轴元件。非近轴意味着常规的轴向一阶光学理论无法描述这些元件。这包括倾斜或偏心系统，以及使用全息图、衍射光学元件、常规非球面和渐变折射率透镜的系统。

综上所述，近轴光线数据是使用追迹光线的系统光焦度一阶近似值进行计算的，而傍轴光线是真实、精确追迹的光线（接近于主光线或参考光线）。大多数近轴数据（如EFL、F/#和放大率）都使用近轴光线，如果不能用每个表面的顶点光焦度有效描述光学系统，则这些近轴计算数据无效。OpticStudio的大多数分析功能都使用傍轴光线，以使得这些功能在更大范围的光学系统中有效，包括那些含有无法用表面顶点光焦度有效描述光学表面的系统。