作为光学工程师,我们使用不同的工具和技术来评估光学设计时的性能,在光线跟踪程序中模拟系统。其中一个工具是斑点图。首先,它们可能有点混乱,但是是传达光学系统质量的绝佳方法。
假设我们有一个成像光学系统。我们希望该系统可重现图像尽可能靠近真实对象。发现图显示了光学系统产生的图像,假设物体是光的光斑。它提供了光学系统质量的快速视觉评估。可以立即观察由不同像差导致的图像的变形,例如散光,昏迷,球面像差,色差等。
以下是一些典型的像差的一些斑点图。
示例光学点图
让我们将这些斑点图与非像差1(如图1中的第一行所示)进行比较。无像差点图与观察平面无关的射线相同分布。比较这一点,例如,具有球面像差,其中在边缘或光谱图的中心处存在较高的浓度。Coma使光谱图的形状变形,以使其是预期的彗星状形状,并且散光主义显示从矢状到横向焦点的变化。
然而,斑点图可能不足以描述光学系统的质量。可以具有良好的斑点图,但具有比所需的波前误差更多。有必要查看其他类型的分析以仔细检查点图。例如,strehl比例是用于进一步验证光学系统的良好工具。
很常见的是,点图在矩阵中显示,如图2所示的矩阵。矩阵有两个轴;水平轴线是左侧和焦点右侧的距离。这对于看到不同平面处的点形状的变化非常有用(它可以用于定义焦点深度,或者在散光系统中的最小困惑的圈子)。垂直位移评估系统当物体放置在光轴上方时的行为方式。在我们的图形的情况下,顶行显示了放置0.253度的对象的斑点图。
如果您在上面的斑点图仔细查看,您可能会看到一个小黑色圆圈。那就是这一点通风盘,表示光学系统的衍射极限。这是假设完美镜头的最小斑点尺寸。如果您的斑点图在该黑色圆圈中,您可能会假设最终位置将是通风磁盘的。
点图是评估光学系统的图像质量的快速简便的方法。然而,它们应与其他工具结合使用以提供完整的图像分析。