光学设计中的点列图

光学设计中有各种各样的像差评价图，我个人最喜欢的，也觉得最有必要的就是点列图，当然还有其它的例如ray fan图，点扩散函数图等，我认为点列图可以完整地体现出一个系统中的像差，所以重点介绍点列图。

网上已有的教程也讲的很清楚了，本文只是做个整理，顺便加以补充。

本文仍以较为通俗易懂的方式介绍一下点列图。

点列图

点列图是什么呢，点列图就是光线在像面上的形状分布图。例如双缝干涉实验，像面就是屏幕，那么点列图就是明暗相间的条纹状。

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球差、色差

先看看这个0视场（轴上光线）的点列图，

①首先红绿蓝三个颜色没有重合的很好，那么就认为它有轴向（轴上）色差

②知道有色差，但是要知道色差肯定有啊，关键是这个色差有没有在你的容忍范围里面

③有球差，因为你发现有很多个弥散环，但是你也要知道球差肯定是有的，关键是这个球差有没有在你的容忍范围里面

④所以，点列图，只是一个让你去判断目前光路中哪个像差比较严重，也就是说，点列图只是一个定性的工具，而不是定量的。这个概念一定是要清楚的。

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言归正传

慧差

看这个点列图，已经揉成一团糟了，大概能看出的是

①色差还好，短波色差会大点，很正常

②发现红绿蓝三个颜色都有拖尾（图中标注），说明该视场，孔径边缘的地方有拖尾（如下图红色标注就是孔径边缘，蓝色标注就是孔径中心）

③这个拖尾叫做慧差，上一篇文章有提到。我们可以放大系统图看看

④发现的确有拖尾，但是严不严重呢，你的容忍范围是多少呢，你也不知道，所以说看点列图只定性，不能定量。

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像散

看像散，第一个方法是看离焦点列图，中心的就是像面上的点列图，左边的就是像面左移之后 像面上的点列图，右边的就是像面右移的，可以看到，像面上是一个近似圆形，但是像面左边是个竖着的椭圆，像面右边是横着的椭圆，说明在这个范围内是有明显的像散的。

第二个方法就是看ray fan，比较方便

可以看到，y和x方向的图形不一样，起码不相似，说明该视场有明显的像散，当然了，点列图和ray fan图都只能定性地去分析光路中有哪些明显的像差，定量地去分析是不准确的，所以这些都只能叫做像差评价图。

细心的就发现，该视场y方向有色差，每个波长的光线在像面上汇聚的点不一样，可以看看色差图

大概就是这个地方，发现色差图和ray fan图对应的也很紧密，但是你说它这像差的大小到底大不大呢，看图形好像是分的挺开的，但是看色差图，又只超出的艾里斑一点点又还好，所以不要对这些像差评价图去定量分析。

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场曲、畸变
这个是有专门的场曲/畸变图的

这个就不多做解释了。

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综上，球差、慧差、像散、场曲、畸变、色差的评价方法就是这样的。以后的设计中，就会发现，关注这些其实没有什么作用。只要结构选的对，把弥散斑约束小，所有的像差都会随之减小，强行使用操作数改变一个像差，会对其他的像差造成致命的影响，除非最后做一下微调使用。

来源：瑞雪纷飞光学