Zemax课堂分析ray-fan-opd-fa课件

Zemax常用的分析诊断工具Zemax1Rayfanplot光线扇面图是分析几何像差的有力工具，值得好好学习和分析。光线扇面图的坐标轴是如何定义的？有什么意义呢？Rayfanplot光线扇面图是分析几何像差的有力工具，2

归一化的物、入瞳坐标。通过入瞳某一坐标【PX，PY】的光线在像面上有唯一的位置【EX、EY】，以PX、PY为横坐标，EX、EY为纵坐标，分别建立坐标系，把通过入瞳的光线都在坐标系里描点就得到了光线扇面图归一化的物、入瞳坐标。通过入瞳某一坐标【PX，PY3Zemax课堂(分析ray-fan-opd-fa课件4离焦、球差、彗差、象散的rayfanplot纯离焦的光线扇面图。

只存在离焦时的光线扇面图中曲线是两条方向一致的倾斜直线，直线的斜率可正可负，取决于是正离焦还是负离焦离焦、球差、彗差、象散的rayfanplot纯离焦的光线5纯球差的光线扇面图。

从光线扇面图看到坐标原点附近的曲线斜率为0，表明像面正好是近轴像面，没有离焦。曲线整体上来说斜率为负，表示球差欠校正。纯球差的光线扇面图。从光线扇面图看到坐标原点附近的6球差和离焦的光线扇面图。

从光线扇面图看到坐标原点附近的曲线斜率不为零，表明像面不在近轴像面，存在离焦。经过一个拐点向下的一段曲线说明还有欠校正的球差存在。但是跟前面的rayfan相比，纵坐标范围从+-500um减小到了+-100um。说明离焦平衡了球差。球差和离焦的光线扇面图。从光线扇面图看到坐标原点附7

三阶球差的控制，我们用偶次多项式非球面来控制三阶球差。

三阶球差可以用偶次多项式非球面的4次项控制，注意看原点附近的曲线，没有离焦，三阶球差被控制，剩下校正过的高阶球差。此时纵坐标范围为+-0.5um。

三阶球差的控制，我们用偶次多项式非球面来控制三阶球8偶次多项式非球面的4次项控制可以控制3阶的球差，6次项可以控制5阶的球差……你可以试试控制更高阶的球差，也可以试试同时用离焦来平衡球差，看看Rayfan的曲线如何变化？偶次多项式非球面的公式：继续控制5阶的球差，rayfan应该是这个样子偶次多项式非球面的4次项控制可以控制3阶的球差，6次项可以控9

彗差的光线扇面图如图所示。为了显示出彗差的rayfan曲线，我们设计了一个有偶次非球面的透镜，消除球差，移动透镜前光拦的位置，消除象散，使存在的彗差是像差的主要贡献，

三阶彗差的曲线是归一化入瞳坐标的二次函数。彗差的光线扇面图如图所示。为了显示出彗差的ray10

象散的光线扇面图如图所示。为了显示出象散的rayfan曲线，我们还用那个有偶次非球面的透镜，消除球差，光栏的位置在透镜表面，消除弯曲透镜，使彗差为零，使象散成为像差的主要贡献。

象散的曲线跟离焦有些相似，但是象散的子午曲线和弧矢曲线的斜率不同，不仅是大小不同，有时侯斜率的符号也不同。而离焦的子午曲线和弧矢曲线的斜率一定相同。象散的光线扇面图如图所示。为了显示出象散的ray11常见的rayfan曲线常见的rayfan曲线12OPDfan

光程差图看上去跟rayfan很类似，横坐标也是归一化的入瞳坐标，只是纵坐标不由光线在像面上的位置决定，它的纵坐标是出瞳处光线的光程与主光线的光程的差值

OPDfan的设置：Plotscale:设置纵坐标最大范围；numberofray:光线追迹时光线的数量；Wavelength、field:用来确定正在计算时选用的波长和视场；Tangential、Sagittal:这里只能选择OPD；usedashes:画图时，是采用颜色表示不同波长还是用虚线来表示；checkaperture:检查光线是否能从表面的孔径通过，选择此项，使不能通过表面孔径的光线不被画出；vignettedpupil:选择此项，得到的数据将反映出渐晕的存在。OPDfan光程差图看上去跟rayfan很类似13

重新打开前面讲rayfan时的各个例子，看看各个基本像差的OPD曲线的特征。你会发现，OPD曲线与rayfan曲线很不一样，事实上他们有一定的联系，比如rayfan里的离焦曲线是入瞳坐标的一次函数，而离焦的OPD曲线是入瞳坐标的二次函数，其他像差也是如此，他们的OPD曲线都比他们的rayfan曲线高一阶。

像差常有两种表示方法，一种是像面上的横向光线像差，rayfan表示；一种是出瞳面上的光程差，用OPDfan表示。初级横向光线像差一般被称为三阶的像差，而在出瞳面上，他们对应的OPD是四阶的像差重新打开前面讲rayfan时的各个例子，看看各个14FieldCurv/DistplotFieldCurv/Dist可以用来分析场曲和畸变。左边的是场曲，右边的是畸变。

场曲图的纵坐标是视场角，横坐标是像点偏离近轴像面的距离，T表示子午场曲，S表示弧矢场曲。畸变图的纵坐标是视场角，横坐标是畸变百分比FieldCurv/DistplotFieldCurv15我们来看子午场曲。

从设计图中可以看到像面是弯曲的表面，而场曲图中的T曲线基本与y轴重合，表示子午场曲与像面重合，说明现在的像面就是子午场曲面，这个面上，轴外光线的像是弧矢方向的直线。我们来看子午场曲。从设计图中可以看到像面是弯曲的表16我们来看弧矢场曲。

这次场曲图中的S曲线基本与y轴重合，表示弧矢场曲与像面重合，说明现在的像面是弧矢场曲面，这个面上，轴外光线的像是子午方向的直线。我们来看弧矢场曲。这次场曲图中的S曲线基本与y轴重17畸变的示意图：真实主光线在像面上的高度设为H，近轴主光线在像面上的高度设为h，畸变图中纵坐标计算公式：

【(H-h)/h】×100%畸变的示意图：真实主光线在像面上的高度设为H，近轴主光线在像18Zemax常用的分析诊断工具Zemax19Rayfanplot光线扇面图是分析几何像差的有力工具，值得好好学习和分析。光线扇面图的坐标轴是如何定义的？有什么意义呢？Rayfanplot光线扇面图是分析几何像差的有力工具，20

归一化的物、入瞳坐标。通过入瞳某一坐标【PX，PY】的光线在像面上有唯一的位置【EX、EY】，以PX、PY为横坐标，EX、EY为纵坐标，分别建立坐标系，把通过入瞳的光线都在坐标系里描点就得到了光线扇面图归一化的物、入瞳坐标。通过入瞳某一坐标【PX，PY21Zemax课堂(分析ray-fan-opd-fa课件22离焦、球差、彗差、象散的rayfanplot纯离焦的光线扇面图。

只存在离焦时的光线扇面图中曲线是两条方向一致的倾斜直线，直线的斜率可正可负，取决于是正离焦还是负离焦离焦、球差、彗差、象散的rayfanplot纯离焦的光线23纯球差的光线扇面图。

从光线扇面图看到坐标原点附近的曲线斜率为0，表明像面正好是近轴像面，没有离焦。曲线整体上来说斜率为负，表示球差欠校正。纯球差的光线扇面图。从光线扇面图看到坐标原点附近的24球差和离焦的光线扇面图。

从光线扇面图看到坐标原点附近的曲线斜率不为零，表明像面不在近轴像面，存在离焦。经过一个拐点向下的一段曲线说明还有欠校正的球差存在。但是跟前面的rayfan相比，纵坐标范围从+-500um减小到了+-100um。说明离焦平衡了球差。球差和离焦的光线扇面图。从光线扇面图看到坐标原点附25

三阶球差的控制，我们用偶次多项式非球面来控制三阶球差。

三阶球差可以用偶次多项式非球面的4次项控制，注意看原点附近的曲线，没有离焦，三阶球差被控制，剩下校正过的高阶球差。此时纵坐标范围为+-0.5um。

三阶球差的控制，我们用偶次多项式非球面来控制三阶球26偶次多项式非球面的4次项控制可以控制3阶的球差，6次项可以控制5阶的球差……你可以试试控制更高阶的球差，也可以试试同时用离焦来平衡球差，看看Rayfan的曲线如何变化？偶次多项式非球面的公式：继续控制5阶的球差，rayfan应该是这个样子偶次多项式非球面的4次项控制可以控制3阶的球差，6次项可以控27

彗差的光线扇面图如图所示。为了显示出彗差的rayfan曲线，我们设计了一个有偶次非球面的透镜，消除球差，移动透镜前光拦的位置，消除象散，使存在的彗差是像差的主要贡献，

三阶彗差的曲线是归一化入瞳坐标的二次函数。彗差的光线扇面图如图所示。为了显示出彗差的ray28

象散的光线扇面图如图所示。为了显示出象散的rayfan曲线，我们还用那个有偶次非球面的透镜，消除球差，光栏的位置在透镜表面，消除弯曲透镜，使彗差为零，使象散成为像差的主要贡献。

象散的曲线跟离焦有些相似，但是象散的子午曲线和弧矢曲线的斜率不同，不仅是大小不同，有时侯斜率的符号也不同。而离焦的子午曲线和弧矢曲线的斜率一定相同。象散的光线扇面图如图所示。为了显示出象散的ray29常见的rayfan曲线常见的rayfan曲线30OPDfan

光程差图看上去跟rayfan很类似，横坐标也是归一化的入瞳坐标，只是纵坐标不由光线在像面上的位置决定，它的纵坐标是出瞳处光线的光程与主光线的光程的差值

OPDfan的设置：Plotscale:设置纵坐标最大范围；numberofray:光线追迹时光线的数量；Wavelength、field:用来确定正在计算时选用的波长和视场；Tangential、Sagittal:这里只能选择OPD；usedashes:画图时，是采用颜色表示不同波长还是用虚线来表示；checkaperture:检查光线是否能从表面的孔径通过，选择此项，使不能通过表面孔径的光线不被画出；vignettedpupil:选择此项，得到的数据将反映出渐晕的存在。OPDfan光程差图看上去跟rayfan很类似31

重新打开前面讲rayfan时的各个例子，看看各个基本像差的OPD曲线的特征。你会发现，OPD曲线与rayfan曲线很不一样，事实上他们有一定的联系，比如rayfan里的离焦曲线是入瞳坐标的一次函数，而离焦的OPD曲线是入瞳坐标的二次函数，其他像差也是如此，他们的OPD曲线都比他们的rayfan曲线高一阶。

像差常有两种表示方法，一种是像面上的横向光线像差，rayfan表示；一种是出瞳面上的光程差，用OPDfan表示。初级横向光线像差一般被称为三阶的像差，而在出瞳面上，他们对应的OPD是四阶的像差重新打开前面讲rayfan时的各个例子，看看各个32FieldCurv/DistplotFieldCurv/Dist可以用来分析场曲和畸变。左边的是场曲，右边的是畸变。

场曲图的纵坐标是视场角，横坐标是像点偏离近轴像面的距离，T表示子午场曲，S表示弧矢场曲。畸变图的纵坐标是视场角，横坐标是畸变百分比FieldCurv/DistplotFieldCurv33我们来看子午场曲。

从设计图中可以看到像面是弯曲的表面，而场曲图中的T曲线基本与y轴重合，表示子午场曲与像面重合，说明现在的像面就是子午场曲面，这个面上，轴外光