zemax的spot diagram的看图方式说明

carfieldbsd · 发表于 2004-2-2 17:51:00

【题目】
zemax的spot diagram的看图方式说明

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【正文】
光学设计程序zemax中有个很常用的评测光学系统质量的分析工具－spot diagram，中文翻译就是点图，借助它可以形象的对光学系统成像进行很好的描述。这里写下本人对spot diagram的体会和认识。

可以通过多种方式在zemax中显示点图，方式一：直接点击在屏幕菜单工具栏中的“Spt”按钮；方式二：选择菜单 Analysis-Spot Diagrams-Standard。

点图的原理是显示光学系统在IMA面上的成像。换句话说，它就是通过计算，把一系列物方的点通过光学系统以后，成像在IMA面上的情况给实际绘制出来。

为了表现方便，它可以选择一系列预定的模板形式，具体来说，比如一个在轴上的点，从无限远成像到IMA面上，zemax就模拟在无限远有若干个发光点，这些点平行射入入瞳，然后经过光学系统，最后成像在IMA面上。显然如果光学系统是完美的光学系统，那么这些点成像点为一个理想的点。

但对于实际的光学系统，就会成像为一个弥散斑。那么这个弥散斑在IMA面上的像，就是Spot Diagram。

同理，在非轴上点，也可以参照主光线的角度和位置，形成一系列的发光点，经过入瞳最后成像在IMA面上最后也形成一个弥散斑。

如何通过spot diagram看光学设计的质量，简单说，这个弥散斑越小越好。如果你发现弥散斑足够小，满足你对光学系统最小弥散斑的要求（spot diagram的单位是微米）那么你的光学系统就完全可以进行实际的加工了。换句话说，就是你的光学系统已经可以设计完成了。

如何才知道你的光学系统足够的好？这里有个参考，就是airy斑的参考。airy斑是物理光学的一个概念。它指出在形成的弥散斑直径在2.44*F*(主波长)以内的时候，该光学系统可以认为是理想（完美）光学系统。这样当你在spot diagram图中，在setting菜单中，设置显示airy斑。然后发现你的点图完全都在airy斑环之内，你就可以认为你的光学
系统设计已经完美。

但实际上，很少有光学系统，可以满足符合airy斑直径的要求。那么说明你的光学系统有像差。究竟是哪种像差在起主要作用？主要的像差有，球差，慧差，像散，场曲，畸变。

这些像差在spot diagram上的表现各不相同。但由于一个光学系统通常是各种像差的混合。因此需要你对spot diagram的形状进行判断。确认是主要是哪种像差，然后通过修改玻璃，或者曲率以及光阑的位置等加以调整。

在spot diagram中还有几个参数可以参考，RMS RADIUS，均平方根半径是一个重要的半径参数，它是弥散斑各个点坐标，参考中心点，进行的坐标平方和后，除以点数量，然后开方的值，这个值的半径可以反映一个典型的弥散斑的大小，但它不是全部弥散斑的直径，全部弥散斑的直径是GEO RADIUS。

RMS RADIUS是重要的反映弥散质量的参数，它和在优化中，MF的值极大的吻合。(就是说MF的某个视场最后值就是RMS的半径)

枯藤昏鸭 · 发表于 2004-2-2 21:09:00

不错，希望能继续！

cust666 · 发表于 2009-3-4 12:47:02

想知道如何通过spot diagram 的形状来判断哪种像差在起主要作用，球差，慧差，像散，场曲，畸变中的哪种，有经验吗？

anning405 · 发表于 2009-3-4 14:02:08

感觉写得很好~~

希望可以继续介绍，如何根据点列图来具体地判断是哪种像差影响最大~~

zgdyx386 · 发表于 2009-3-5 09:34:21

点列图上表现的是所有像差的综合情况，除非很单一的像差占主导地位时（比如球差、慧差）我们能直观地看出来，它和光扇图表现的形式是一致的。但在复杂大系统中的复杂像差，则需要查看专门的像差值才能确定。

另外，补充一点，楼主没有说明，此功能有它的局限性，它是由近似几何方法计算光线光路的，在聚焦很好的系统，即成像光斑小于艾里斑时，由于绕射的存在，Spot Diagram功能便不能用于计算实际光斑大小了。

fxg080808 · 发表于 2009-4-7 14:15:58

这个讨论的题目特别好！！！！光学设计的分析是优化的基础！！！点列图和扇形图的表现是一致的，且表现的是光学系统的实际像差，包括高级像差的影响。但ZEMAX中的SEIDEL系数是初级像差的计算值，还是不能明确的反映主导像差呀！！！不知大家如何看待这样的问题？？？！！！一起探讨！！！！

shareice · 发表于 2009-4-8 14:24:43

其实很多时候看的是 gem的半径，因为通常设计出来会是能量多集中在中心，但是外面还有一圈

swordsman52 · 发表于 2009-4-9 23:32:59

不错,希望大家能继续讨论下去.

ds1234567 · 发表于 2009-4-10 20:52:13

写的很好，学习中。
中文spot diagram翻译就是点图是不是叫点列图。
轴上的点非轴上点是不是叫叫轴上光线，轴外光线，当然物面是光源面。

lq031052 · 发表于 2009-4-11 00:47:13

感谢楼主分享经验！！！！！！！

fanshujing · 发表于 2009-4-11 09:16:39

感谢楼主分享经验！！！！！！！

of_meomry · 发表于 2009-4-21 21:28:14

问下，象元和spot program 有什么关系没？