标准点列图(Standard Spot Diagram)





在光学系统中追迹光线束至特定表面,从而显示该表面上的光线分布图。



图样(Pattern) 图样可以是六边形、方形或杂乱的形状。这些选项是指光线出现在光瞳平面中时形成的图样。如果需要,可通过让透镜明显离焦来查看图样。杂乱点列图是由伪随机光线生成的,可消除矩形或六边形图样等典型点列图中的对称伪像。如果指定光瞳切趾,图样将产生畸变,以便提供正确的光线分布信息。没有可供使用的"最佳"图样;每种图样的点列图都具有不同的特征。

参考(Refer To) 点列图默认参考真实主光线。假设主光线是"零像差"点,可计算图底部列出的(在详述部分所定义的)RMS和GEO光斑半径。但是,此选项允许选择其它参考点。质心是根据所追迹光线的位置平均值定义的。中心通过使正负x和y方向的最大光线误差相等来定义。顶点是根据选定面上的局部坐标0,0定义的。如果系统是在无焦模式下,则使用主光线参考而非顶点参考。

显示比例(Show Scale) "比例尺"是默认设置。若选择"方形(Square)",将绘制一个以参考点为中心的方框,其宽是参考点到最远光线的距离的两倍。若选择"十字(Cross)",将绘制一个通过参考点位置的十字。

"圆(Circle)"设置可用于绘制一个以参考点为中心的圆。

波长(Wavelength) 计算中使用的波长编号。

视场(Field) 计算中使用的视场编号。

表面(Surface) 选择要评估的点列图所位于的表面。此选项对评估中间像面或渐晕十分有用。

绘图比例(Plot Scale) 设置显示的最大缩放尺寸(以微米为单位)。若设置为零,将生成一个默认比例。

离焦间隔(Delta Focus) 仅当选择离焦点列图时才使用"离焦间隔"选项。

对于有焦系统,离焦间隔是指点列图之间的Z轴间隔(以微米为单位)。对于无焦系统,离焦间隔是指点列图之间的光焦度间隔(以屈光度为单位)。

每个视场位置将显示五个点列图。离焦将提供-2、-1、0、1和2倍的离焦间隔。

光线密度(Ray Density) 指定要追迹的六边环数量(如果选择六边形或杂乱图样),或者(选择矩形图样时)沿宽和高的光线数量。追迹的光线数量越多,RMS光斑半径的准确性越高,但计算时间会增加。第一个六边环中有6条光线,第二个六边环中有12条光线,第三个六边环中有18条光线,依此类推。光线密度最小值是3。

使用标注(Use Symbols) 如果选中此选项,将为每个波长绘制不同的非点标注。这可以帮助区分各种波长。

使用偏振(Use Polarization) 如果勾选,则将考虑偏振。有关如何定义偏振态和通过分析功能如何使用偏振的信息,请参阅"偏振(系统选项)(Polarization (System Explorer))"。

散射光线(Scatter Rays) 如果选中,光线将在统计上散射到已定义散射属性的光线与表面的交点上。请参阅 "表面散射设置(Surface scattering settings)"。

艾里斑(Airy Disk) 如果选中,将在各光斑周围绘制显示艾里椭圆大小的椭圆环。艾里斑半径是1.22倍的波长(如果是多波长,则使用主波长)乘以系统的F/#;通常取决于视场位置、光瞳方向和可能渐晕的光线(在无法追迹边缘光线的情况下)。

方向余弦(Direction Cosines) 如果选中,显示的数据将是光线的方向余弦,而不是光线的空间坐标。x方向数据将是光线的x方向余弦,y方向数据将是y方向余弦。此外,还将提供像面坐标作为参考点方向余弦。方向余弦是无量纲的。

结构(Configuration) 选择"所有"可一次显示所有结构的数据,也可以选择要显示的一个结构,或者选择"当前",则仅显示当前结构。如果选择"所有",并且已定义有焦和无焦模式结构,则"结构"设置会自动重置为"当前"。

光线颜色(Color Rays By) 通过选择"视场#(Field #)"可使用不同颜色以区分不同视场位置的光线,或选择"波长#(Wave #)"以区分不同波长的光线,或选择"结构#(Config #)"以区分不同结构的光线,以及选择"波长(Wavelength)"模拟可见光谱中的波长颜色。

详述

光线密度的最大值基于所显示的视场数量、所定义的波长数量和可用内存。离焦点列图将追迹的光线数是标准点列图上最大光线数量的一半。

绘图上列出的每个视场点的GEO光斑半径是从参考点(参考点为下列三者之一,主波长主光线、追迹的所有光线的质心或点集群的中心)到距离参考点最远的光线的距离。换言之,GEO光斑半径是以参考点为中心且包含所有光线的圆的半径。

RMS光斑半径是均方根径向尺寸。先对所有光线中每条光线和参考点之间的距离计算均方值,然后计算平方根。由于RMS光斑半径的计算取决于每条光线,因此其为光线传播提供了一个大致概念。GEO光斑半径仅提供关于距离参考点最远的一条光线的信息。

有关X和Y RMS光斑半径的信息,请参阅点列图的"文本"中的列表。

艾里斑半径是1.22倍的波长(如果是多波长,则使用主波长)乘以光束的F/#,通常取决于视场位置和光瞳方向。这是均匀照亮的圆形入瞳的第一个艾里斑暗环半径。可以选择绘制艾里斑,以了解绘图的规模。例如,如果所有光线都完全在艾里斑内,则此系统通常被视为"衍射极限"。如果RMS光斑半径明显大于艾里斑半径,则此系统不是衍射极限。衍射极限系统性能阈值取决于所使用的标准。对于系统是否为衍射极限这一问题,不存在绝对边界条件。如果系统照度不均匀或者使用渐晕消除了某些光线,则显示的艾里斑不能准确表示衍射暗环的形状或大小。 OpticStudio 不能在点列图上绘制渐晕光线,也不能在计算RMS或GEO光斑半径时使用它们。

OpticStudio 可根据波长权重因子和光瞳切趾(如果有)生成光线网格。权重值最大的波长将使用"光线密度"选项所设定的最大网格尺寸。权重值较低的波长将使用较少光线的网格,以保持图中内容表示的正确性。如果指定切趾,光线网格也会产生畸变,以保持正确的光线分布。点列图上注明的RMS光斑半径考虑了波长权重和切趾因子。但是,该值只是根据实际追迹的光线对RMS光斑半径进行估算的值。对于某些系统,此估值不是很准确。

每个点列图下面都显示了参考点与像面的交点坐标。如果指定非像面表面,则这些坐标是参考点与该表面的交点坐标。由于可以选择参考点作为质心,这种方法可方便地确定质心坐标。如果系统使用的是无焦模式,则会提供与局部Z轴有关的像面坐标(以弧度为单位)。

在绘图窗口中,可使用左/右光标键更改表面编号并重新计算数据。

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