ZEMAX | 旋轉對稱不規則性（RSI）簡介
旋轉對稱不規則性(RSI)是一種缺陷，會在具有許多組件的光學系統中累積并降低系統的性能。在這篇文章中，我們介紹了RSI以及它是如何根據ISO 10110指定的。我們討論了如何使用OpticStudio中的Zernike標準凹陷表面對 RSI 進行建模。
旋轉對稱不規則性(RSI)是指光學表面形狀缺陷中的一組旋轉對稱誤差。誤差由Zernike多項式表示，具有三階球差和高階球差的形式。
RSI多項式形式
RSI的多項式形式是：
根據OpticStudio中定義的Zernike標準系數，RSI涉及的Zernike多項式為：
為什么RSI是一個問題？
在任何具有大量表面的系統（例如內窺鏡、投影透鏡或光刻透鏡）中，RSI很快就會成為問題。通常假設此類系統中的表面誤差是隨機組合的，因此對總誤差的估計是每種誤差類型的和均方根 (RSS)。但這不適用于 RSI 多項式，RSI誤差不直接相加，但總誤差大于RSS計算得出的值。例如，四個RSI多項式項如下所示，每個項的系數值為0.01。
上述四個多項式之和如下所示。多項式的RSS為 0.1，但真正的表面誤差為0.14。
請注意，對于上圖，RSI多項式可用于捕獲表面上的卷邊。卷邊是常見的制造缺陷。
根據ISO 10110在圖紙上指定RSI
RSI的定義在ISO 10110第5部分：表面形狀公差中給出。
光學圖紙上使用的最基本的RSI形式是：
其參數定義如下:??
A 表面的 P-V 功率誤差，以環數或納米為單位
B 總 P-V 表面不規則度，以環數或納米為單位
C P-V RSI，以環數或納米為單位
按照ISO10110-5的規定，這種基本形式有許多變體?？梢灾付y試波長。還可以包括對表面總RMS的誤差限制。
規格：
表示P-V功率誤差為3個條紋，總P-V不規則性小于1個條紋，以及P-VRSI小于0.5個條紋。P-V 值是在500 nm波長下測量的。
這些限制適用于光學表面本身。條紋的定義為在干涉圖中從暗中心延伸到暗中心。一個條紋對應于波長的二分之一。
以納米為單位指定表面誤差通常更清楚。以納米為單位的等效規格為：
ISO 14999-4 中的澤尼克多項式
Zernike多項式在ISO 14999第4部分中定義：ISO 10110中規定了公差的解釋和評估。使用它們的(n,m)索引來引用多項式，如Z(0,0)、Z(1,1)、Z(1,-1) 等。
在OpticStudio中建模RSI
在OpticStudio中，Zernike標準缺陷表面可用于表示包含RSI和其他的表面誤差。Zernike標準缺陷表面可以適應圓錐形或非球面的基本形狀，并且Zernike項添加在基本形狀中。
對于比圓錐或非球面更復雜的曲面，Zernike標準相位曲面可用于向曲面添加誤差。
Zernike標準缺陷表面如下所示，在OpticStudio的鏡頭數據編輯器(LDE)中。Zernike系數出現在LDE的最右側。
Zernike標準多項式的定義在OpticStudio幫助文件中給出。部分列表如下所示。由于這些術語與ISO 14999-4中使用的定義略有不同，因此需要進行解釋。例如，ISO 10110術語Z(4,0)在此處由ZOS標準Zernike術語11表示。
從ISO 10110 Zernike RSI術語到Zernike標準缺陷表面的轉換總結如下。需要Zernike的11、22、37和56。還列出了LDE中的參數和列號，因為這些數量對于以編程方式控制RSI很有用。
仿真RSI
我們可以使用以下步驟對包含允許最大RSI和不規則量的表面進行建模：
為RSI項分配隨機值：Z11、Z22、Z37和Z56。
檢查RMS表面誤差。
縮放以達到C的正確值。
這只需要一次縮放，因為將每個Zernike系數縮放一個常數會使RMS縮放相同的常數。
將隨機值分配給模型B的其他Zernike多項式，完全隨機。
在不干擾 RSI 項的值的情況下：Z11、Z22、Z37 和 Z56。
縮放Zernike項以達到正確的總不規則性。
這將是一個迭代過程，因為RSI 項的值無法更改。
此過程最好以編程方式執行?？梢允褂肸emax編程語言 (ZPL)?；蛘呖梢允褂肙pticStudio中的應用程序編程接口(API)。為了滿足允許的總表面不規則度和RSI（B和C），可以為B和C選擇隨機值。然后再次執行上述過程，但需要使用隨機生成的B和C值而不是最大允許值。
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