归一化是将物理尺寸参数转换为无量纲的相对值进行运算和定义的方法论。其核心目的是简化计算、统一比较标准、提升优化过程的数值稳定性与效率。简单来说，它是为了让软件和设计者“说同一种语言”，并在一个标准化的基础上处理各种尺寸的光学系统。
1. 系统孔径的归一化：入瞳面的基准
在光线追迹时，我们需要定义光线从物空间（或物方光瞳）出发的位置。这个位置通常用归一化的光瞳坐标 (Px,Py) 来表示，范围在 -1 到 1 之间。Px=0， Py=0 代表主光线（通过光阑中心的光线）。Px² + Py² = 1 代表最大孔径边缘的光线。
这个“1”对应到什么物理尺寸，就由“系统孔径”的类型和“孔径值”来定义。例如入瞳直径 (EPD)：这是最常用的一种。设置 EPD = 10 mm，那么 H=1 就对应入瞳面上离轴 5 mm 的点。所有视场的光线都以此归一化。
无论你的系统实际口径是1mm还是1m，在归一化光瞳坐标下，边缘光线都是H=1。这使得像差（如球差、彗差）的分布图具有一致的横坐标范围。而且优化算法操作的是无量纲的归一化坐标，不受实际尺寸数量级影响，更稳定。另外，Zernike标准像差多项式的定义就是基于归一化光瞳坐标的，这是其数学基础。
2. 视场的归一化：物面或像面的基准
视场归一化定义了光线出发的物点位置（对于物方视场）或目标像点位置（对于像方视场）。同样，我们使用归一化的视场坐标 (Fx， Fy)。在Zemax中，视场通常可以用 角度 (度)、物高(毫米)或归一化视场坐标来定义。当使用“物高”或“像高”时，其物理意义明确。但“归一化视场坐标”是相对于某个最大视场值而言的。
F=0 代表视场中心（轴上点）。
F=1 代表最大定义的视场。
例如，视场三细分时采用序列0、0.707和1，分别称0视场、0.707视场和1视场(或全视场),六细分时采用0,0.3,0.5、0.707、0.85和1。有时0.707视场简称0.7视场。
如果需要将设计缩放到不同尺寸，保持归一化视场定义不变，然后缩放焦距和孔径，可以快速得到新系统。
在性能评估中，像质分析图（如MTF、点列图、网格畸变图）的横坐标通常是归一化视场或归一化像高，这让你能直观看到从中心到边缘的相对性能衰减，而不受绝对尺寸干扰。
3. 波长归一化：多色光系统的基准
在有多波长（如R， G， B）的系统中，需要指定一个“主波长”作为参考。通常选择中心波长或权重最高的波长作为主波长。
所有基于波长的计算，如光程差 (OPD)、衍射MTF，其结果通常都以此主波长为单位进行归一化显示。例如，波像差图常以“主波长波数”为单位。
归一化是光学设计师的“通用语言”和强大工具。它将具体的设计抽象化，聚焦于光学系统的相对比例和内在关系，从而极大地简化了设计流程、性能评估和知识传递。归一化是光学设计的核心技巧之一，它将物理参数抽象为比例关系，使设计师能聚焦于光学结构本身，再通过缩放匹配实际需求。掌握归一化方法可大幅提升设计效率和系统通用性。
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