为什么软件模拟艾里斑半径和公式理论计算不一样（个人心得）

夏安

第一次做高分辨率显微物镜，查阅资料，显微物镜的衍射分辨率公式为：x=0.61*λ/NA。但我发现用ZEMAX软件模拟得到的艾里斑半径（点列图中的衍射极限）一直小于这个分辨率公式理论计算值。现发现两种计算方法不同。对于zemax软件，艾里斑半径a=1.22λ*工作F数 (自己也用系统计算验证了一下)。

个人有点更倾向于软件模拟结果。一直以来很困扰这个问题，一直是问题太简单，网上都没有人问，也没有人解答，现写出来分享给有同样问题的小白，如果我理解错误，还请各位不吝赐教啊！

2968

x=0.61*λ/NA是物方的分辨率，a=1.22λ*工作F数是像方的分辨率，像方分辨率可以结合阿贝正弦条件转换成物方的分辨率

夏安

280366055 发表于 2019-4-11 13:27
x=0.61*λ/NA是物方的分辨率，a=1.22λ*工作F数是像方的分辨率，像方分辨率可以结合阿贝正弦条件转换成物方 ...

有点不太明白，显微物镜软件模拟是是反过来模拟的啊，这样的话两个不一样吗？

这里像方NA值计算的分辨率不能当作像方分辨率吗？

leiniao1992

看看这个 或许有你想知道的东西
https://en.wikipedia.org/wiki/Numerical_aperture

2968

夏安 发表于 2019-4-11 15:17
有点不太明白，显微物镜软件模拟是是反过来模拟的啊，这样的话两个不一样吗？

这里像方NA值计算的分辨 ...

我前面回答的可能有误。你设计的是无限远的物镜么，刚看了一下ZEAMX关于工作F数的定义，F#=1/(2nsinθ），θ为像空间边缘光线角度（有像差影响）。像空间NA=nsinθ，θ为近轴轴上主光线与近轴轴上+y边缘光线（marginal ray）之间的夹角。这两个θ的定义不同，故算出来的结果不同。
书上关于显微镜物镜分辨率的解释，你看一下吧，不过是关于有限远的。

小熊小豆

夏安 发表于 2019-4-11 15:17
有点不太明白，显微物镜软件模拟是是反过来模拟的啊，这样的话两个不一样吗？

这里像方NA值计算的分辨 ...

zemax中给的像方NA是按照近轴光束计算得，与真实光束的边光角度有些许区别
而zemax中给的working F#是按照真实光束计算得

夏安

280366055 发表于 2019-4-11 21:40
我前面回答的可能有误。你设计的是无限远的物镜么，刚看了一下ZEAMX关于工作F数的定义，F#=1/(2nsinθ） ...

谢谢你啊 ，确实是无限远物镜，我对着边缘光线和近轴光线还是不太清楚，还需要在研究研究啊

夏安

小熊小豆 发表于 2019-4-12 11:38
zemax中给的像方NA是按照近轴光束计算得，与真实光束的边光角度有些许区别
而zemax中给的working F#是按 ...

谢谢告知！那我可以简单的理解为，我这个无限远物镜用zemax中给的working F#会更合适一点？

小熊小豆

夏安 发表于 2019-4-12 17:31
谢谢告知！那我可以简单的理解为，我这个无限远物镜用zemax中给的working F#会更合适一点？
...

嗯，但不是是否无穷远的区别，是近轴光束和真实光束的区别，如果想知道真实光线的角度值，可以用优化操作数或者raytrace查看（二者结果是一样的），近轴光的角度之类的也都可以