设计单透镜实例_2，分析

介绍参数分析布局图(Layout)点列图(Spot Diagram)光程差图(OPD Fan)光线光扇图(Ray Fan)快速聚焦工具

介绍

这一部分主要介绍了系统的布局图(Layout)，给出了系统的可视化表示，然后重点对点列图(Spot Diagram)、光程差图(OPD Fan)和光线光扇图(Ray Fan)进行了分析，对系统的像差进行了评价，还解释了如何使用**快速聚焦工具(Quick Focus tool)**来更好地定位像面的位置。

参数分析

布局图(Layout)

布局图可以通过分析( Analyze)>视图(System Viewer)> 2D视图(Cross-Section)打开。2D视图绘制了镜头的YZ截面，仅适用于旋转对称的轴对称系统。布局图始终是当前光学系统的一种有效的可视化表示。

点列图(Spot Diagram)

点列图可以通过分析( Analyze)>像质分析( Image Quality)>光线迹点(Rays & Spots)>标准点列图(Standard Spot Diagram)打开。点列图表示点物体所成的像。在没有像差的情况下，点物体会收敛到一个完美的像点。默认情况下，OpticStudio会绘制的每个视场点列图。也可以选择下方的文本查看具体的文本数据。

光程差图(OPD Fan)

光程差图可以通过选择分析( Analyze)> 像质分析(Image Quality)>像差分析(Aberrations)> 光程差图(Optical Path)打开。光程差图是光程差随光瞳坐标变化的曲线。在理想光学系统中，波前的光程与出瞳处无像差球面波前的光程相同。也可以选择下方的文本查看具体的文本数据。

光线光扇图(Ray Fan)

OpticStudio中的光线光扇图可以通过选择分析( Analyze)> 像质分析(Image Quality)>像差分析(Aberrations)>光线像差图(Rays Aberration)打开。光线像差图是光线像差随光瞳坐标变化的曲线。一般情况下，当一条光线通过光学系统到达成像表面时，它的交点落在离主光线较小但非零的距离上。同样，在一个完美的光学系统中，任意光瞳位置对应的光线像差上都应该是零。也可以选择下方的文本查看具体的文本数据。

从以上四个图的评估中可以明显看出，单透镜设计有大量的像差，包括但不限于球差、彗差、畸变、离焦、场曲和像散。此外，根据点列图底部的数据可以看出，最大视场的GEO半径和RMS半径分别为: 1774.42μm和734.581μm。

快速聚焦工具

从四个分析功能给出的结果可以看出，单透镜在此时的性能肯定不是最优的。性能相当差的一个重要因素是像面位置的随机选择。从上面的布局图(Layout)来看，当前选择的像面并没有处于“最佳焦点”。

即使在优化之前，也可以使用OpticStudio中的工具来更好地定位当前像面的位置。该工具称为快速聚焦(Quick Focus)。快速聚焦是OpticStudio的一个功能，它可以调整像面之前表面的厚度，以使RMS像差最小。

可以通过选择优化(Optimize)>手动调整(Manual Adjustment)>快速聚焦(Quick Focus)或按下键盘上的<Shift + Ctrl + Q>打开快速聚焦对话框。“最佳焦点”的目标值将取决于所选择的标准。对于单透镜设计，将使用相对于质心的光斑半径。选择光斑半径(Spot Size Radial)，并在“使用质心(Use Centroid)”选项框打勾。

单击 OK 运行并关闭快速聚焦对话框。

注意，像面之前表面的厚度将自动改变。默认情况下，分析窗口将自动更新，但是如果没有更新，可以通过单击窗口左上角的更新(Update)分别更新它们。仅仅由于像面位置的改变，就可以看到性能有相当大的变化。最重要的是，最大视场的GEO半径和RMS半径减小了近两倍。

尽管设计效果比以前好，但仍有改进的空间。在第3部分 优化，将解释如何设置和执行系统优化，使其达到更好的性能。