光学设计中相对照度的设置最详解

最近­很多朋友咨询我一个ZEMAX软件问题，ZEMAX相对照度图表中的值和优化操作数(RELI)中相对照度值不一致，为什么？

相对照度是指像平面不同坐标点的照度和中心点照度之比。目前常用的光学设计软件采用的是像方视场角四次方余弦来计算，因此像方视场角越大，则相对照度越小，压缩像方视场角就是提高照度均匀性的设计方案，像方远心就可以完美实现这一方案，当然相对照度在实际光学系统中还受到渐晕、畸变、透过率等影响。轴外照度公式为：

至于这个公式如何得出来，可以参考两篇文献，第一篇为光学学报论文《对光学设计中照度计算公式的讨论》，里面有详细的公式推导。第二篇就是年光公众号中的一篇文献《相对照度解析第一篇——影响相对照度的因素》，里面有个通俗的理解。

软件只是一些设置注意事项，先决条件还是上面这些的理解。下面主要是两部分来讲解下，是不是ZEMAX有bug，使得操作数和相对照度图上计算的结果不一致呢？首先这里可以肯定的是，既然软件计算相对照度的方案只有一种，那就是设置问题导致的。

第一部分，分别讲解下相对照度图与RELI优化操作数的设置项讲解。

相对照度图设置并不是很多：

1）光线密度，其实就是光线栅格，这里是10，那么光瞳被划分为了10*10的栅格，当然这个值越高，计算精度越高，花费时间就长一些，就类似傅里叶变换的采样。

2）波长，2对应的就是视场设置栏中序号为2的视场值。

3）视场密度：相对照度图横坐标的离散点数目，这个数越大，相对照度图越连续平滑。

4）扫描类型：针对的是同轴和离轴系统，同轴系统则默认即可。

5）使用偏振：勾选则考虑透过率。

6）对数缩放：一般 不使用，只有当不同视场照度差别悬殊才使用。

7）除去渐晕因子：是否考虑渐晕的意思，和上面说的影响照度因素正好对应。

这是相对照度图对应的文本详细。

接下来是RELI优化操作数的设置项：

1）采样：这里对应的就是相对照度图的光线密度；

2）波长：选择对应波长编号。

3）视场：选择对应视场编号。

4）偏振：0为不考虑透过率，1为考虑透过率。

第二部分，上述了两个设置的每一个内容，接下来采用自带的库克三片式来比对上述进行验证，具体设置和结果如下图所显示：

      可以看出结果是一模一样的，0.87641。关键在二者设置要一致，采样和光线密度要一致，波长，视场要一致，是否考虑透过率，除去渐晕。

      第二个例子则是广角镜头，讲述另外一个问题，虽然相对照度图和操作数RELI不一样，但是二者是统一的，采用的是ZEMAX自带的210度广角镜头。

      这里设计到一个知识点，就是相对照度是可以大于1的，因为轴外是相对于轴上的相对照度，而相对照度图中最大照度是1，操作数中最大操作是可以大于1的。

      从相对照度图中可以查看到，轴上视场的相对照度是0.84145，轴外上1，假如设置轴上相对照度是1，那么轴外此时就是1除以0.84145，得到1.1884，和优化操作数中的相对照度结果是一致的。

根据这两个例子，是不是对于两个相对照度的结果理解透了？如果感觉有一点点收获，帮忙点赞转发下，谢谢，您的支持是我们坚持的动力！最近实在太忙，帖子稍微粗糙，还请见谅！