時間:2012-06-07 15:51:38來源:xuliyuan
aperture stop( 孔徑闌)-限制進入光學系統(tǒng)之光束大小所使用的光闌。
astigmatism( 像散) -一個離軸點光源所發(fā)出之光線過透鏡系統(tǒng)后,子午焦點與弧矢焦點不在同一個位置上。
marginal ray( 邊緣光束) -由軸上物點發(fā)出且通過入射瞳孔邊緣的光線。
chief ray( 主光束) -由離軸物點斜向入射至系統(tǒng)且通過孔徑闌中心的光線。
chromatic aberration(色像差)-不同波長的光在相同介質中有不的折射率, 所以軸上焦點位置不同,因而造成色像差。
coma( 慧差) -當一離軸光束斜向入射至透鏡系統(tǒng),經過孔徑邊緣所成之像高與經過孔徑中心所成之像高不同而形成的像差。
distortion( 畸變)-像在離軸及軸上的放大率不同而造成,分為筒狀畸變及枕狀畸變兩種形式。
entrance pupil( 入射瞳孔) -由軸上物點發(fā)出的光線。經過孔徑闌前的組件而形成的孔徑闌之像,亦即由軸上物點的位置去看孔徑闌所成的像。
exit pupil( 出射瞳孔)-由軸上像點發(fā)出的光線,經過孔徑闌后面的組件而形成的孔徑闌之像,亦即由像平面軸上的位置看孔徑闌所成的的像。
field curvature( 場曲) -所有在物平面上的點經過光學系統(tǒng)后會在像空間形成像點,這些像點所形成的像面若為曲面, 則此系統(tǒng)有場曲。
field of view( 視場、視角)-物空間中,在某一距離光學系統(tǒng)所能接受的最大物體尺寸,此量值以角度為單位。
f-number( 焦數(shù)) -有效焦距除以入射瞳孔直徑的比值,其定義式如下: 有時候f-number也稱為透鏡的速度, 4 f 的速度是2 f 速度的兩倍。
meridional plane( 子午平面) -在一個軸對稱系統(tǒng)中,包含主光線與光軸的平面。
numerical aperture( 數(shù)值孔徑) -折射率乘以孔徑邊緣至物面(像面) 中心的半夾角之正弦值,其值為兩倍的焦數(shù)之倒數(shù)。數(shù)ˋ 值孔徑有物面數(shù)值孔徑與像面數(shù)值孔徑兩種。
sagittal plan( 弧矢平面、緯平面) -包含主光線,且與子午平面正交的平面。
sagittal ray( 弧矢光束、緯光束) -所有由物點出發(fā)而且在弧矢平面上的斜光線。
ray-intercept curve(光線交切曲線)-子午光線截在像平面上的高度相對于經過透鏡系統(tǒng)后發(fā)出之光線的斜率之關系圖;或是定義為經過透鏡系統(tǒng)后的光線位移相對于孔徑坐標的圖。此兩種定義法可依使用者需要選擇,在OSLO 中采用后者。
spherical aberration(球面像差)-近軸光束與離軸光束在軸上的焦點位置不同而產生。
vignetting( 漸暈、光暈)-離軸越遠(越接近最大視場)的光線經過光學系統(tǒng)的有效孔徑闌越小,所以越離軸的光線在離軸的像面上的光強度就越弱,而形成影像由中心軸向離軸暈開。
孔徑光闌: 限制進入光學系統(tǒng)的光束大小所使用的光闌。
球差:近軸光束與離軸光束在軸上的焦點位置不同而產生的像差。
像散:一個離軸點光源所發(fā)出光線經過系統(tǒng)后,子午焦點與弧矢焦點不在同一位置上。
邊緣光束:由軸上物點發(fā)出且通過入瞳邊緣的光線。
主光束:由離軸物點斜向入射至系統(tǒng)且通過孔徑光闌中心的光線。
色像差:不同波長的光在相同介質中有不同的折射離,所以軸上焦點位置不同,因而造成色像差。
角放大率:近軸像空間主光線角與近軸物空間主光線角的比率叫做角放大率,角的測量與近軸入瞳和出瞳的位置有關。
切跡法:
切跡法指的是系統(tǒng)入瞳的連續(xù)均勻的光線。選擇默認,瞳處的光線總是連續(xù)均勻的。然而有時也會有非連續(xù)均勻的光線。在這種情況下,ZEMAX支持光瞳切跡法,也就是改變光瞳處的光波振幅。有三種類型的切跡:均勻型,高斯型,矩陣型。對每一種類型(除連續(xù)均勻以外)切跡因素取決于光瞳處振幅的變化率。
后焦長度:
ZEMAX定義的后焦長度是沿著Z軸的方向,最后一個玻璃面到像面的距離。如果沒有玻璃面,后焦的長度是Surface1到近軸像面的距離。
主像面:主像面(有時又叫主點)指的是物和像空間共軛位置有特定的放大率。主像面包括放大率為+1的平面,角放大率為+1的節(jié)平面,放大率為-1反節(jié)面,和放大率為0的像方焦平面和物方焦平面。除了焦平面之外,其他主像面之間也相互構成共軛面。也就是說像空間的主像面與物空間的主像面是共軛面,等等。如果透鏡的物空間和像空間有相同的折射率,那么節(jié)面與主像面重合。
主光線:
如果沒有護真光闌和像差,則把從一特定場點穿過入瞳中央,到達像面的光線稱作主光線。注意到沒有護真光闌和像差,則任何穿過入瞳中央的光線將穿過光闌和出瞳。
當考慮到護真光闌,則主光線的定義為只穿過光闌中央,不一定穿過光闌中央的光線。如果有光瞳像差(這是客觀存在的)那么主光線可以穿過近軸入光瞳(如果不用準直)或光闌中央(用準直)但一般說來,不會二者同時存在。
ZEMAX從不用主光線來計算,主要的計算是參考主要的或中央光線。注意質心參數(shù)優(yōu)于主光線。因為他在像面上受到的干擾小。
坐標軸(系):
光學軸是Z軸,光線開始傳播的方向是Z軸的正方向。在傳播方向上加一塊平面鏡會使傳播反向,坐標系尊從右手定則,傳播方向是從左向右,沿著Z軸正方向。經過奇數(shù)平面鏡之后,光線指向Z軸負方向。因此,經過奇數(shù)平面鏡之后,所有的厚度是負的。
衍射極限:衍射極限指的是:一個光學系統(tǒng)的性能受到衍射的物理機制的限制,而不是設計或者制作的不完整性。普遍的約定是系統(tǒng)的衍射極限是根據(jù)光程差來計算或度亮的。如果波峰到波谷的OPD(光程差)小于波長的四分之一,那么就說系統(tǒng)處于衍射極限。
這里還有許多方式決定系統(tǒng)的衍射極限。例如:施特雷爾比(在同一系統(tǒng)里形成的有象差點像的衍射圖峰值與無象差的峰值亮度之比。用于像質的評價)。RMS OPD;標準背離,最大斜差。對一個系統(tǒng)來說,用這種方法是衍射極限而另一種不是衍射極限,這是可能的。
關于一些ZEMAX的圖,例如,MTF或Diffraction Encircled energy(衍射能量圈圖)等衍射極限的光學表示。衍射極限的響應是顯而易見的。這些數(shù)據(jù)通常根據(jù)視場域的某一參考點的追蹤光線計算出來的。光瞳跡變;護真光闌;F/#;表面孔徑等等都和傳輸有關。但不管實際的光路怎樣,光程差都定為0。對于系統(tǒng)來說,如果場角在(0,0)點處,則參考點的位置在坐標軸場點。如果不定義(0,0)點,那么場點通常有(1,1)代替。
邊緣厚度:邊緣厚度的求解可以改變中心厚度,也就是邊緣厚度的求解可改變接下來的一個表面的入射光線,意思是下一表面的半徑會改變。如果下一表面的半徑用邊緣厚度來計算,就會出現(xiàn)“infinite loop”或者“circular definition”。因為這個原因,邊緣厚度求解計算的邊緣厚度嚴格的針對第一和第四表面。盡管第二表面的曲率和形狀被用到,但從來未涉及到它的半徑。
有效焦距:
后主像面到近軸像面的距離。他的計算是不斷變化的,主像面的計算總是根據(jù)近軸光線數(shù)據(jù)。既使像空間的折射率不是1,有效焦距也總是以1.0的折光線為參考。
入光瞳直經:
入光瞳直徑等于物空間中用透鏡單位表示的近軸像光闡的大小。
入光瞳位置:近軸入光瞳的位置與系統(tǒng)的第一表面相聯(lián)系。第一表面不是物面surface 0而是surface1。
出光瞳直徑:
出光瞳直徑等于近軸像空間用透鏡單位表示的近軸像光闡的大小。
近軸出光瞳的位置相聯(lián)系于像表面
場角和高度:
場點可被定義為角;物高(對系統(tǒng)來說是有限別性的共軛面)近軸像高和真實像高。
場角通常是用度數(shù)表示的。度數(shù)是根據(jù)物空間的近軸入瞳的位置來度量的。
浮動光闡大小:
ZEMAX支持系統(tǒng)的浮動光闡的定義。指的是入瞳位置;物空間的數(shù)值孔徑;像空間的F/#及表面光闡的曲率半徑。因此,設半徑,相應的其他表面的值也隨之而定,這種是定義孔徑的最有效的方法,尤其在設置虛擬的光學校正面時很方便。
玻璃:玻璃的輸入是根據(jù)LDE的“Glass”列??杖贝砜諝庹凵渎蕿?,還可以通過輸入“MIRROR”來定義平面鏡通過“glass catalog tool”得到所有的玻璃目錄。
Hexapolar rings:ZEMAX通常選擇一定光線模式來作為通用的計算,例如點圖,光線模式指的是進入初瞳的一系列模式?!癟he hexapolar”模式是旋轉軸對稱,用環(huán)繞中央光線的環(huán)數(shù)來表示。第一個環(huán)包括6束光線,第二個環(huán)12束第三個環(huán)18束,如此類推。
像空間工作數(shù)F/#:
像空間工作數(shù)F/#是近軸有效焦距比上近軸入瞳的直徑。
像空間數(shù)值孔徑(NA):像空間數(shù)值孔徑用主波長來計算。
透鏡單位:
透鏡單位主要用來度量,透鏡系統(tǒng),包括毫米、厘米、英寸、米。
邊緣光線:邊緣光線指的是從物中心到入瞳邊緣在像平面成像的光線。
非近軸系統(tǒng):非近軸系統(tǒng)指的是不能用近軸光線充分描述的系統(tǒng)。
非連續(xù)描光:
歸一化場域和光瞳坐標:ZEMAX程序和文件中經常用到歸一化場域和光瞳坐標。四個歸一化坐標:Hx,Hy,Px,and Py。Hx和Hy值是歸一化場域坐標,Px Py是歸一化光瞳坐標。
歸一化場域和光瞳坐標用一個單位圓來表征。視場半徑的大?。ɑ蛘呶锔撸┦菤w一化場域坐標的范圍,入瞳的半經,用來限制歸一化光瞳坐標。例如,假如最大物高是10mm,如果定義了3個場域,分別在:0、7、10mm。坐標(Hx=0,Hy=1)指的是物空間
光線的開始位置是(x=0mm,y=10mm);坐標(Hx=-1,Hy=0)指物體(x=10mm,y=0mm)光瞳的坐標也是同樣的方式表式。假如入瞳的半徑(不是直徑)是8mm,那么(Px=0,Py=1)指的是入瞳頂端邊緣的光線。則在入瞳表面光線的坐標是(x=0,y=8)。
注意:歸一化坐標總是位于-1到+1之間。采用歸一化坐標的優(yōu)點是,某一條光線總是有同樣的坐標。例如,邊緣光線的坐標總是(Hx=0,Hy=0,Px=0,Py=1),主光線的坐標總是(Hx=0,Hy=1, Px=0,Py=1)。系統(tǒng)應用歸一化坐標的另一個優(yōu)點是:當光瞳的大小和位置變化時仍然有意義。假如要優(yōu)化一個透鏡設計,您定義了計算系統(tǒng)績效函數(shù)的光線,通過應用歸一化坐標,當光瞳的大小和位置或物的大小和位置改變了;或者正在優(yōu)化之中,同樣的光線仍然適用。
歸一化視場坐標的角位置用度數(shù)定義。例如:假定您選擇y-field的角度是0;7;10度,就表示您的最大場角是10度。則歸一化場角的坐標(Hx=0,Hy=1)表示x-field是0度,y-field是10度。歸一化場角的坐標(Hx=-0.5,Hy=0.4)表示x-field是-5度,y-field是4度。注意到:如果沒有x-field,您可以用一個非0的Hx來描光。Hx和 Hy的值總是指被物方最大角空間限定的圓形區(qū)域。如果您限定x-field是10度;y-field是 6度,則最大圓形區(qū)域是11.66度,接著Hx和 Hy將受到這個半徑的歸一化。
注意:如果用角定義,那么坐標就是歸一化視場坐標;如果用物高定義,那么坐標就是歸一化物高坐標。
物空間數(shù)值孔徑:
物空間數(shù)值孔徑是度量從物方進入光線的散度。數(shù)值孔徑被定義作近軸邊緣光線角的折射指數(shù)。
近軸和“parabasal光線”:近軸光線是指可以用斯涅爾定理來描述的光線。斯涅爾定理是:對于小角度可改寫為:(公式可以參看手冊)在光學中的大量定義是遵循這種線性關系。失常指的是偏離這種性質。因此,近軸光學系統(tǒng)經常忽略這種失常。即,認為它是線性的。
盡管這個數(shù)字化的公式用來計算近軸模型很簡便,例如:焦距;F/#;放大率,等等。但ZEMAX通常不用這些公式。而是用“parabasal光線”,通常是坐標或者主光線來計算。
ZEMAX用“parabasal光線”的原因是很多系統(tǒng)包括非近軸成分。
近軸像高:
在近軸像平面上近軸像的半徑大小叫近軸像高。
近軸放大率:近軸像高和物高的比率叫近軸放大率,它在近軸像平面測量。無限大共軛系統(tǒng)的近軸放大率是0。
近軸工作數(shù)F/#:
有效的忽略失常的工作數(shù)F/#叫近軸工作數(shù)F/#。
主波長:
主波長用微米表示,用來計算系統(tǒng)的其他值。
曲率半徑:
用透鏡單位度量的每一表面的彎曲程度。
連續(xù)描光:
表面光圈:
表面光圈包括:圓形;矩形;橢圓形和網(wǎng)孔形。用戶還可以自己定義光圈和光闌,“浮動” 光圈是基于半徑值而定義的。表面光圈對系統(tǒng)光圈沒有影響。
系統(tǒng)光圈:
系統(tǒng)光圈是:系統(tǒng)F/#;入瞳直徑;數(shù)值孔徑或光閘,四個中的任何一個足以定義其他三個。系統(tǒng)光圈用來定義物空間的入瞳直徑,反過來發(fā)射所有的光線。系統(tǒng)光圈只是圓形的,而且只有一個系統(tǒng)光圈。
厚度:
用透鏡單位表示的這一表面到下一表面的相對距離。厚度不是累計的,每一個值都是獨一無二的且沿著Z軸的方向。
總跡:
總跡指的是光學系統(tǒng)最左面到最右面的長度。從第一表面開始計算,任何一個位于表面1和像平面間的厚度都考慮了,忽略坐標旋轉。
漸暈因子:漸暈因子是描述入瞳大小和不同場角位置的系數(shù)。ZEMAX有五個漸暈因子:VDX;VDY;VCX;VCY;VAY。這些因素表征偏軸量,選擇默認,代表把他們設為0,表示沒有漸暈。
光學系統(tǒng)的視場角和入瞳可以看坐是一個單位圓。而前面所說的歸一化場域和光瞳坐標是兩個單位圓。如果沒有漸暈,ZEMAX在大部分計算中將會描繪所有的光線。
很多光學系統(tǒng)都要精選光闌。這就是意味著一部分光線將被擋去。放置光讕的原因是:第一:在廣角透鏡中降低了透鏡的大小;第二:可以除去一部分過分偏軸的光線。放置光讕通常使場角函數(shù)的F/#值增加(這樣會使像變暗),但是大部分偏軸光線被除去后可以提高像的質量。
工作數(shù)F/#:
工作數(shù)F/#比像空間工作數(shù)F/#更有用,因為它是基于真實光線數(shù)據(jù)計算的。
彗差:
當一離軸光束斜向入射至透鏡系統(tǒng),經過孔徑邊緣所成的像高與經過孔徑中心所成的像高不同形成的像差。
畸變:像在離軸及軸上的放大率不同而造成,分為筒狀畸變及枕狀畸變兩種形式。
入射瞳孔:
由軸上物點發(fā)出的光線,經過孔徑光闌前的元件而形成的孔徑光闌的像,亦即由軸上物點的位置去看孔徑光闌所成的像。(孔徑光闌在物空間的共軛像),入瞳和出瞳對整個系統(tǒng)來說顯然是物和像的關系。
出射瞳孔:
由軸上物點發(fā)出的光線,經過孔徑光闌后面的元件而形成的孔徑光闌的像,亦即由像平面軸上的位置去看孔徑光闌所成的像。出瞳距離最小為6㎜。在軍用光學儀器中由于考慮倒加眼罩和在戴防毒面具的情況下仍能觀察,出瞳距離一般為20㎜左右。
場曲:所有在物平面上的點經過光學系統(tǒng)后會在像空間形成像點,這些像點所形成的像面若為曲面,則此系統(tǒng)有場曲。
視場:物空間中,在某一距離光學系統(tǒng)所能接受的最大物體尺寸,此量值以角度為單位。
焦數(shù):
有效焦距除以入射瞳孔直徑的值。有時也稱透鏡的速度。
子午平面:
在一個軸對稱系統(tǒng)中,包含主光線與光軸的平面。
數(shù)值孔徑:
折射率乘以孔徑邊緣至物面(像面)中心的半夾角的正弦值,其值為兩倍焦數(shù)的倒數(shù)。數(shù)值孔徑有物面數(shù)值孔徑和像面數(shù)值孔徑兩種。
弧矢平面:
包含主光線,且與子午平面正交的平面。
弧矢光束:所有由物點出發(fā)而且在弧矢平面上的斜光線。
光線交切曲線: 子午光線截在像平面上的高度相對于經過透鏡系統(tǒng)后發(fā)出的光線的斜率的關系圖?;蛘叨x為經過透鏡系統(tǒng)后的光線位移相對于孔徑坐標的圖。
漸暈:
離軸越遠(越接近最大視場)的光線經過光學系統(tǒng)的有效孔徑越小,所以越離軸的光線在離軸的像面上的光強度就越弱,而形成影像由中心向離軸暈開。
體視: 當觀察外界物體時,除了能夠知道物體的大小;形狀;亮度以及表面顏色以為,還能夠產生遠近的感覺。這種遠近的感覺的感覺稱為空間深度感覺,無論是用單眼或者雙眼觀察時都能產生。但是雙眼的深度感覺比單眼的強得多,也在正確得多。我們把這種雙眼的深度感覺稱為雙眼立體視覺,簡稱為體視。
為了使人眼能夠形成良好的體視感,雙眼儀器左右兩個光學系統(tǒng)必須滿足以下的要求:
(1)雙眼儀器左右兩個光學系統(tǒng)的光軸要平行;
(2)兩個光學系統(tǒng)的視放大率要一致;
(3)兩個光學系統(tǒng)之間不應該有相對的像傾斜;
景深:
空間物體成像的清晰度——景深。能在像面上獲得晰度像的物空間深度就是系統(tǒng)的景深。在幾何光學中,將像平面上允許的最大光斑直徑作為景深標準。
光線追跡:
依次按照在每個面入射高和會聚角的數(shù)值,求出光線光路的過程。
物方頂焦距:
自光學系統(tǒng)第一面頂點到系統(tǒng)物方焦點的距離。
物方截距:
自頂點到入射光線與光軸交點的距離。
像方頂焦距:
像方焦點離開最后一面頂點的距離稱為像方頂焦距。
像方截距:
自頂點到出射光線與光軸交點的距離。
主平面: 垂軸放大率等于1的一對共軛面。
焦物距:
自光學系統(tǒng)物方焦點到軸上物點的距離。
焦像距:
自光學系統(tǒng)像方焦點到軸上像點的距離。
節(jié)平面: 角放大率等于1的一對共軛面。
光焦度: 像方折合焦距的倒數(shù)。
視度 :與網(wǎng)膜共軛的物面到眼睛距離的倒數(shù)。
視見函數(shù):
光度學中,為了表示人眼對不同波長輻射的敏感度差別,定義了一個函數(shù)V(λ),稱為“視見函數(shù)”。在可見光范圍內,人眼對黃綠光最敏感。V(555)=1。
主觀光亮度:
外界物體通過眼睛成像在視網(wǎng)膜上,刺激視神經細胞引起視覺的強度稱為主觀光亮度。(1)對于發(fā)光點來說,當望遠鏡的出瞳直徑大于瞳孔直徑時,如果忽略系統(tǒng)的光能損失,通過望遠鏡觀察時的主觀光亮度等于人眼直接觀察時主觀光亮度的Г2倍。
(2)對于發(fā)光面來說,使用望遠鏡觀察時的主觀光亮度永遠小于眼睛直接觀察時主觀光亮度,這與發(fā)光點的情況完全不同。
消色差物鏡:
兩條譜線之間的軸向色差經過校正的物鏡。
復消色差物鏡:
三條譜線之間的軸向色差經過校正的物鏡。
變形系統(tǒng):使物體在長寬兩個方向上按不同的比例成像的光學系統(tǒng)。
變焦距系統(tǒng):
焦距在一定范圍內改變而保持像面不動的光學系統(tǒng)。
調焦鏡:
光學系統(tǒng)的一部分,通過其移動,能配合系統(tǒng)物面位置改變,保持光學系統(tǒng)成像在原位置上。
光圈數(shù):
被檢光學表面與其參考光學表面曲率半徑有偏差時所產生的干涉圈數(shù)。
光圈局部誤差:被檢光學表面與其參考光學表面產生的干涉條紋的不規(guī)則程度。
標準樣板精度:
標準樣板的曲率半徑名義值與其曲率半徑實際值的偏差。
光學零件氣泡度:光學零件在一定范圍內含有的氣泡的大小和個數(shù)。
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