RMS vs 视场(RMS vs. Field)





显示RMS光斑半径（径向、X和Y方向）、RMS波前差或斯特列尔比随视场角度变化的函数图。



光线密度(Ray Density) 如果采样方法为高斯求积，则光密度将指定要追迹的径向光线的数目。追迹的光线越多，准确性就会越高，但计算时间也会增加。最大值为20，这足以满足计算高达40阶的光瞳像差的需求。如果方法为矩形阵列，则光线密度用于指示网格大小。忽略圆形入射光瞳外的光线。有关详细信息，请参阅"详述(Discussion)"部分。

视场密度(Field Density) 视场密度是指零度和指定的最大视场角度（用来计算RMS/斯特列尔比，通过插值计算中间值）之间的取点数量。最多允许100个视场点。

绘图比例(Plot Scale) 设置最大纵轴缩放比例。输入零则为自动缩放。

方法(Method) 选择高斯求积(GQ)或矩形阵列(RA)。请见"关于RMS计算方法的注解(Comments about RMS computation methods)"。

数据(Data) 选择波前差、光斑半径、x轴方向光斑半径、y轴方向光斑半径或斯特列尔比。斯特列尔比仅适用于单波长计算，可使用第206页的"斯特列尔比近似公式"中所述方法进行计算。对于多波长斯特列尔比，请参阅"惠更斯(Huygens PSF) PSF(Huygens PSF)"。

参考(Refer To) 选择主光线或质心。对于单波长计算，将指定波长用作参考。对于多色计算，将主波长用作参考。两种参考都减去了波前piston项。质心参考模式还减去了波前倾斜项，其将得到较小的RMS值。

方向(Orientation) 选择+y、-y、+x或-x视场方向。注意，数据只计算到选定方向上已定义的最大视场。

使用虚线(Use Dashes) 选择实线或虚线以区分不同的曲线。

波长(Wavelength) 若选择"所有"，则显示每个波长的数据以及多波长计算结果；若选择任一波长，则显示单波长数据；若选择"仅多波长"，则仅显示多波长数据；若选择"多波长除外"，则显示全部单波长数据，而不显示多波长数据。只能对单波长计算斯特列尔比。

显示衍射极限(Show Diffraction Limit) 如勾选，则在图表上将绘制表示衍射极限响应的横线。对于RMS半径，x光斑或y光斑，假设衍射极限为轴上工作F/#乘以波长（如果是多波长，则是主波长）的1.22倍。忽略因视场F/#变化导致的衍射极限变化；在绘图范围中使用一个值。对于斯特列尔比，使用0.8，对于RMS波前，使用0.072波数。这些仅仅是出于方便而采用的近似指标；"衍射极限"的实际含义可能有多种解释。

使用偏振(Use Polarization) 如果选中，则将考虑偏振。有关如何定义偏振态以及如何通过分析功能使用偏振的信息，请参阅"偏振（系统选项）(Polarization (System Explorer))偏振（系统选项）(Polarization (system explorer))"。

除去渐晕因子(Vignetting Factors) 如果选中，则自动除去渐晕因子。请参考"关于渐晕因子的注解(Comment about vignetting factors)"。

详述(Discussion)

此功能可计算随各波长视场角度变化的RMS误差或斯特列尔比。

关于RMS计算方法的注解

提供两种不同算法：高斯求积(GQ)或矩形阵列(RA)。对于GQ，所追迹光线按放射状图样排列，使用最小光线数和最佳权重评估RMS。有关该方法的说明，请参阅G. W. Forbes编写的"Optical system assessment for design: numerical ray tracing in the Gaussian pupil"(J. Opt.Soc.Am. A, Vol. 5, No. 11, p1943 (1988)。尽管此方法很有效，但如果某些光线因表面孔径被遮挡，此算法也不准确。要在有表面孔径的系统中计算RMS波前数据，需要使用RA方法以及大量光线才能确保足够准确。有关更多信息，请参阅"选择光瞳积分方法(Selecting the pupil integration method)"。

关于RMS波前计算的注解

对于RMS波前计算，OpticStudio始终会减去参考球面。

  • 在参考质心时，OpticStudio会计算偏移、倾斜的参考球面。减去平均值的RMS波前差的计算公式如下：
    其中Wn是光瞳给定点的OPD，而wn是光瞳给定点的权重。有关校正方法的说明，请参阅M. Rimmer编写的"Analysis of Perturbed Lens Systems"(Applied Optics Vol. 9, No. 3, p533 (1970)。这种原始的、未校正的OPD值不能说明图像质心位置由于任何彗差而可能导致的偏移。因此，在参考主光线时，该方法比RMS波前计算更准确。由默认评价函数计算RMS波前参考的质心时将采用同样的方法。
  • 当参考主光线时，参考球面是以主光线-像面交点为中心的球面。
  • 如果进行了多波长计算，则同时对所有光瞳进行所有波长的RMS多波长计算。RMS多波长按如下公式计算：其中，

    • OPDi,j为各波长各光线的光程差。OPD值将是一个不同的值，取决于参考（质心、主光线）。

    • wi,j为各波长各光线的权重。

    • i是每条光线的视场和光瞳位置的索引。

    • j是追迹每条光线使用的波长的索引。

    同样，在由默认评价函数计算未被选中的RMS波前"忽略垂轴色差"时可使用相同的方法，因为所有波长都将参考为主波长生成的参考球面。

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