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在ZEMAX中我们要了解什么是子午面和弧矢面,物点发出的是锥形光束且充满整个光瞳面的,为了几何光线追迹分析及采样方便,我们人为将此锥形光束分为两个剖面,即子午面和弧矢面:
定义:凡是过光瞳Y轴的所有光束剖面均称为子午面;凡是过光瞳X轴的光束剖面均称为弧矢剖面。
为了详细演示说明子午及弧矢面与像散的关系,我们以ZEMAX自带的库克3片式物镜为例。
打开[ZEMAX根目录\Samples\Sequential\Objectives\Cooke 40 degree field.zmx]
在3D-Layout视图中,我们可以看到,当前YZ平面内看到的光线其实就是过光瞳Y轴的剖面,即子午面:
默认视图下显示的是XY光扇,指的就是子午与弧矢面的光扇,我们做如下设置便可看到弧矢光扇了:
了解了ZEMAX中这两个方向的描述,我们就具体分析一下,在这个系统中轴外视场是如何表现出这两个方向光斑聚焦的不一致性。
我们来看此系统的Spot Diagram图分析光斑的形状:
从上面光斑看到,轴外视场表现出明显的非旋转对称性,特别是中间视场具有明显椭圆特征。这是像散的主要表现形式。我们现在来重点分析第二个视场,看看像散用几何光线如何表现出来的。在Layout图中只选择第二个视场的子午面,放大像面处的焦点,我看们到此时子午剖面光线处于未完全聚焦状态:
我们再让视图绕Z轴旋转90度,查看弧矢剖面光线聚焦,放大像面处焦点:
从上面子午剖面与弧矢剖面的光线聚焦情况对比,相信我们已经很清楚像散产生的原因了。