概要

這篇文章講述了：

什么是點擴散函數(shù)？

點列圖

快速傅里葉變換計算的點擴散函數(shù)（FFT PSF）

惠更斯算法計算的點擴散函數(shù)（Huygens PSF）

如何使用非序列模式下的透鏡和探測器觀察惠更斯積分

對于序列模式下的透鏡組，分析點擴散函數(shù)時如何在惠更斯和快速傅里葉變換計算兩者間進行選擇

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什么是點擴散函數(shù)（PSF）？

PSF是一個物空間的點光源經(jīng)過光學系統(tǒng)后的輻射照度分布。望遠鏡對遙遠行星成像就是一個很好的PSF例子：由于行星距離我們非常遠以至于我們在任何條件下都可以把它當做一個點。雖然發(fā)光光源是一個理想的點，但是像點并不是一個點。這是因為兩個主要原因：首先，光學系統(tǒng)的像差會影響像點，使其在有限的區(qū)域內(nèi)擴散；其次，即使光學系統(tǒng)沒有像差，衍射效應(yīng)同樣會使像點發(fā)生擴散。

OpticStudio內(nèi)置了三種計算PSF的方法：幾何（無衍射效應(yīng)）點列圖、基于衍射效應(yīng)的快速傅里葉變換（FFT）PSF和惠更斯（Huygens）PSF。這篇文章將討論每種算法的理論基礎(chǔ)，并給出了一些使用建議。

點列圖：幾何PSF

點列圖是OpticStudio中最基礎(chǔ)的分析功能之一。該功能會加載多條從物空間點光源發(fā)出的光線，并對所有光線穿過光學系統(tǒng)進行追跡，然后將以圖表的形式顯示光線相對于特定參考點的坐標圖。

本文中使用的示例系統(tǒng)是一個焦距為50mm、F數(shù)為5的拋物面反射鏡。物體放置于無窮遠處。這是一個簡單的牛頓望遠鏡系統(tǒng)，示例文件名為PSF_Newtonian.ZMX。光學系統(tǒng)如下所示：

兩個視場下的點列圖如下所示，其中一個視場為軸上視場，另一個為2°的離軸視場：