了解光学系统的斯特赖比和波前误差

发表的光学租用

斯特赖比被用来定义光学系统的质量,通过显示一个真实的光学系统与一个理想的无像差系统的比较。斯特赖比包含了点扩散函数(PSF)及其与光学系统波前像差的关系。

该比值将真实系统的中心最大点扩展函数的强度值(真实透镜元件和公差)与无像差系统的中心最大点扩展函数的强度值进行比较。

无像差光学系统的点扩展函数具有由夫琅和费衍射方程

旋转对称光学系统的衍射图样具有轴向对称图样。图形横截面有一个中心最大值,在那里包围了总能量的83.9%

中心圆盘的半径称为“艾里斑,并由

R(airy) =1.22 λ f/#w,其中λ是工作波长,f/#w是工作f -number。

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在设计光学系统时,用斯特雷氏比来估计所需的波前像差校正。

对于每种应用,可接受的波前像差水平是不同的,但斯特雷氏0.80的值通常被用来定义光学系统为“衍射极限”或理想。

无像差夫琅和费衍射图案三维形状

无像差夫琅和费衍射图案三维形状

夫琅和费衍射图样在像面上的二维强度图。

夫琅和费衍射图样在像面上的二维强度图。

下面是基于实际光学系统设计的Zemax PSF图

PSF截面

PSF截面

光程差

光程差

PSF截面

PSF截面

光程差

光程差

该系统的波前像差为0.25 λ峰值-值,与“衍射极限”系统提供的像质瑞利¼波PV标准相匹配。

最终图像为0.8 Strehl比对应的MTF图

多色的衍射MTF

多色的衍射MTF

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