一種理論無損光效的LED光全反射準直系統(tǒng)

《一種理論無損光效的LED光全反射準直系統(tǒng)》屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種對LED光源的出射光線進行準直并且提供高光能利用效率的光學(xué)系統(tǒng)。

2013年前市場上出現(xiàn)的LED光源多是近朗伯體發(fā)光的近似點光源或面光源，具有單面發(fā)光、發(fā)光半角大的特點。為了便于光學(xué)系統(tǒng)對LED光能的利用，一般需要對LED的出射光線進行預(yù)準直，而2013年前針對LED光源的光學(xué)準直系統(tǒng)主要可分為三大類結(jié)構(gòu)：第一類利用光學(xué)透鏡組對LED光源中心附近出射光線進行準直，而大角度光線散失；第二類是TIR（全內(nèi)反射）透鏡，利用計算得到的自由曲面透鏡對中心光線兩次折射進行準直，對邊緣大角度出射的光線先通過透鏡內(nèi)的全內(nèi)反射，再經(jīng)過透鏡表面的第二次折射進行準直；第三類結(jié)合了光學(xué)透鏡和光學(xué)反射器，對大角度出射的光線利用反射器進行反射準直，對中心出射的光線利用透鏡組透射準直。

針對LED光線的光學(xué)準直系統(tǒng)存在如下主要問題：1、對LED光源中心出射光線的準直離不開透鏡，但是透鏡對光能量的損耗一般高于反射器對光能的損耗，這就限制了此類光學(xué)準直系統(tǒng)效率提升的空間；2、由于LED發(fā)光半角大的特點，此類光學(xué)準直系統(tǒng)往往不能完全收集出射光線，使得一部分光線散失，導(dǎo)致了光能的損耗。

圖1是《一種理論無損光效的LED光全反射準直系統(tǒng)》所述光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的正視圖。

圖2是《一種理論無損光效的LED光全反射準直系統(tǒng)》所述光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的左視圖。

圖3是《一種理論無損光效的LED光全反射準直系統(tǒng)》LED光源在α角內(nèi)出射的一部分光線經(jīng)改進的橢球面反射器會聚，再經(jīng)改進的第一拋物面反射器準直的光路圖。

圖4是《一種理論無損光效的LED光全反射準直系統(tǒng)》LED光源未經(jīng)改進的橢球面反射器反射而直接出射的在β角內(nèi)出射的另一部分光線經(jīng)改進的第二拋物面反射器準直的光路圖。

圖5是《一種理論無損光效的LED光全反射準直系統(tǒng)》所述的LED光源準直光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實例三維視圖。

圖6是《一種理論無損光效的LED光全反射準直系統(tǒng)》所述的LED光源準直光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實例在5米遠測試屏上形成的照度平面分布圖。

圖中標號：1.LED光源，2.改進的橢球面反射器，3. 改進的第一拋物面反射器，4.改進的第二拋物面反射器。

2020年7月14日，《一種理論無損光效的LED光全反射準直系統(tǒng)》獲得第二十一屆中國專利獎優(yōu)秀獎。

《一種理論無損光效的LED光全反射準直系統(tǒng)》提出的理論無損光效的LED光全反射的準直系統(tǒng)， 包括白光LED模組1、改進的橢球面反射器2、改進的第一拋物面反射器3、改進的第二拋物面反射器4組成，白光LED模組1幾何中心置于改進的橢球面反射器2的第一焦點處，改進的第一拋物面反射器3位于改進的橢球面反射器2上方，且其焦點與改進的橢球面反射器2的第二焦點重合，改進的第二拋物面反射器4位于改進的第一拋物面反射器3的上方，且其焦點與白光LED模組1的幾何中心位置重合，白光LED模組1發(fā)出的在α角內(nèi)的一部分出射光束經(jīng)過改進的橢球面反射器2會聚到其第二焦點處，由于改進的橢球面反射器1的第二焦點與改進的第一拋物面3的焦點重合，光束再經(jīng)過改進的第一拋物面反射器3反射后水平準直出射，LED光源的另一部分在β角內(nèi)出射的光束未經(jīng)改進的橢球面反射器2的反射直接出射，由于改進的第二拋物面反射器的焦點與改進的橢球面第一焦點重合，這部分光束經(jīng)改進的第二拋物面反射器4的反射后水平準直出射，又由于改進的第一拋物面反射器3和改進的第二拋物面反射器4的出射光束的主光軸平行，形成高效的LED光全反射的準直系統(tǒng)。

實施例

如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示的，是該發(fā)明高效LED光全反射的準直系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；采用單芯片COB封裝的白光LED模組1作為光源，驅(qū)動電壓為3.3伏，電流為300.0毫安，改進的橢球面反射器2第一焦距5.0毫米，第二焦距30.0毫米，長度為30.0毫米，改進的第一拋物面反射器3焦距為18.0毫米，長度為18.0毫米，改進的第二拋物面反射器4焦距為30.8毫米，長度為62.0毫米。圖5是該發(fā)明所述的LED光源準直光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實例三維視圖；圖6是該發(fā)明所述的LED光源準直光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實例在5米遠測試屏上形成的照度平面分布圖。

《一種理論無損光效的LED光全反射準直系統(tǒng)》有以下特點：

1.采用LED作為光源，改進的第一拋物面反射器的長度隨著LED模組出射光線中未經(jīng)改進的橢球面反射器反射的直射光線的開口角度的變化而變化，當直射光線與豎直方向最大夾角變大時，改進的第一拋物面反射器長度要伸長以保證完全反射直射光部分，當LED發(fā)光半角較小以至完全被改進的橢球面反射器反射時，改進的第一拋物面反射器長度為零；

2.如圖1所示結(jié)構(gòu)，其中改進的橢球面反射器是基于標準橢球面反射器設(shè)計的，當LED光源可近似看作點光源時，該反射器采用標準的橢球面結(jié)構(gòu)，當LED光源為一拓展光源時，該反射器采用改進后的橢球面反射器以保證LED面光源出射的光線能夠會聚在第二焦點附近，當改進的橢球面反射器在第二焦點處的彌散斑直徑為系統(tǒng)最大通光口徑的1/10或更小時，改進的第一拋物面反射器采用標準的拋物面結(jié)構(gòu)，當改進的橢球面反射器在第二焦點處的彌散斑直徑大于系統(tǒng)最大通光口徑的1/10時，該反射器采用改進的拋物面結(jié)構(gòu)，以保證由改進的橢球面反射器在第二焦點處的彌散斑處出射的光線經(jīng)其反射可以準直出射。改進的第二拋物面反射器在LED光源近似可看作點光源時，采用標準的拋物面結(jié)構(gòu)，在LED光源為一擴展光源時，采用改進的拋物面結(jié)構(gòu)，以保證LED直射光經(jīng)其反射可以準直出射；

3．如圖1所示理論無損光效的LED光全反射準直系統(tǒng)，理論上能夠?qū)ED光源發(fā)出的光束能量100%準直出射，僅僅有反射器的反射損失，而反射器的反射率可以做到95%以上或更高，系統(tǒng)又完全采用全反射器設(shè)計，沒有任何透鏡結(jié)構(gòu)，所以準直的光學(xué)系統(tǒng)效率很高。

一種理論無損光效的LED光全反射準直系統(tǒng)專利目的

《一種理論無損光效的LED光全反射準直系統(tǒng)》的目的在于提供一種基于LED光源的理論無損光效的光全反射光學(xué)準直系統(tǒng)。

一種理論無損光效的LED光全反射準直系統(tǒng)技術(shù)方案

《一種理論無損光效的LED光全反射準直系統(tǒng)》提供的理論無損光效的LED光全反射光學(xué)準直系統(tǒng)，是使用單科或多顆高功率白光LED模組作為光源，通過改進的橢球面反射器，改進的第一拋物面反射器和改進的第二拋物面反射器實現(xiàn)光線理論100%效率的收集并對所有光線進行準直。

《一種理論無損光效的LED光全反射準直系統(tǒng)》提供的基于LED光源的理論無損光效的光全反射光學(xué)準直系統(tǒng)，包括：白光LED模組、改進的橢球面反射器、改進的第一拋物面反射器和改進的第二拋物面反射器；其中，所述白光LED模組幾何中心位于改進的橢球面反射器的第一焦點處；所述改進的第一拋物面反射器位于改進的橢球面反射器左上方，且改進的第一拋物面反射器的焦點與改進的橢球面反射器的第二焦點重合；所述改進的第二拋物面反射器位于改進的第一拋物面反射器的上方，且改進的第二拋物面反射器的焦點與LED光源幾何中心位置重合；由LED光源出射的一部分α角內(nèi)光束經(jīng)過改進的橢球面反射器會聚到其第二焦點處，再經(jīng)改進的第一拋物面反射器準直出射，由LED光源出射的另一部分β角內(nèi)光束經(jīng)過改進的第二拋物面反射器準直出射，改進的第一拋物面反射器和改進的第二拋物面反射器的出射光束的主光軸平行，且同時平行于LED光源的主光線， 以保證經(jīng)它們反射后的光線按同一水平方向準直出射。0⁰<α<180⁰，0⁰<β<180⁰，且α β=180⁰。

一般LED是朗伯輻射體分布的光源，經(jīng)過LED發(fā)光面幾何中心法線的子午面（紙面內(nèi)）內(nèi)的發(fā)光角度是180度，《一種理論無損光效的LED光全反射準直系統(tǒng)》的LED光源模組發(fā)出的光束，在其面內(nèi)有一部分光先經(jīng)過改進的橢球面反射器，光束會聚到改進的橢球面第二焦點處，由于改進的橢球面反射器第二焦點與改進的第一拋物面焦點重合，這部分光經(jīng)過改進的第一拋物面準直出射，這個角度就是α角；另外一部分光束沒有經(jīng)過改進的橢球面反射器，由LED光源模組直接入射到改進的第二拋物面表面，由于LED光源模組的幾何中心與第二拋物面焦點重合，這部分光就經(jīng)過改進的第二拋物面準直出射，這個角度就是β角。

LED光源是一組模組光源，發(fā)光面積有一定的大小，如果其發(fā)光面積大小小于其光ED光源是一組模組光源，發(fā)光面積有一定的大小，如果其發(fā)光面積大小小于其光傳播過程中反射面有效通光孔徑的1/10，可以認為LED光源近似為點光源，這時的橢球面反射器的反射面就是標準的橢球面，第一拋物面反射器和第二拋物面反射器的反射面就是標準的拋物面；如果其發(fā)光面積大小大于其光傳播過程中反射面有效通光孔徑的1/10，LED光源就是一個擴展的光源，這時把擴展的LED光源認為是多個點光源組成的光源，LED光源只有位于焦點處的那部分光束才按照理想的光束傳播，也就是從橢球面第一焦點的發(fā)出的光束經(jīng)橢球面反射會聚到橢球面的第二焦點，從拋物面焦點處發(fā)出的光束經(jīng)拋物面反射準直出射，組成擴展的LED光源的其它點光源由于處于離焦位置，對于從橢球面第一焦點附近的出射光束經(jīng)橢球面反射就不會會聚到第二焦點處，對于從拋物面焦點附近的出射光束經(jīng)拋物面反射就不會準直出射。

所以，對于擴展的LED光源，認為是多個點光源組成的光源，處于焦點以外的點光源經(jīng)過橢球面反射時，把橢球面分成多個區(qū)域，按照光映射的原理，讓入射到每個橢球面反射區(qū)域的光束，經(jīng)過高次曲面的修正，會聚到橢球面的第二焦點處，把這些修正后的橢球面反射區(qū)域擬合為一個新的橢球面，這就是改進的橢球面；經(jīng)過改進的橢球面反射器會聚到第二焦點處的光斑也不是絕對的點光源，是一個擴展光源，也可以認為是多個點光源組成的光源，由于改進的橢球面第二焦點幾何中心與第一拋物面焦點重合，在該焦點以外的點光源經(jīng)過第一拋物面反射時，把第一拋物面也分成多個區(qū)域，按照光映射的原理，讓入射到每個第一拋物面反射區(qū)域的光束，經(jīng)過高次曲面的修正后準直出射，把這些修正后的第一拋物面反射區(qū)域擬合為一個新的第一拋物面，這就是改進的第一拋物面；由于擴展的LED光源認為是多個點光源組成的光源，處于焦點以外的點光源經(jīng)過第二拋物面反射時，把第二拋物面分成多個區(qū)域，按照光映射的原理，讓入射到每個第二拋物面反射區(qū)域的光束，經(jīng)過高次曲面的修正后準直出射，把這些修正后的第二拋物面反射區(qū)域擬合為一個新的第二拋物面，這就是改進的第二拋物面，

《一種理論無損光效的LED光全反射準直系統(tǒng)》中，所述的白光LED模組為單芯片或多芯片COB封裝的白光LED，多芯片封裝發(fā)光面尺寸為A×A或A×B，其中0.5毫米≤A≤20毫米，0.5毫米≤B≤20毫米，A≠B，發(fā)光面積對角線為系統(tǒng)最大通光口徑的1/10或更小，白光LED光源模組的發(fā)光面法線垂直于改進的橢球面反射器長軸。

《一種理論無損光效的LED光全反射準直系統(tǒng)》中，所述的改進的橢球面反射器以靠近的長軸端點為起點的第一焦點的位置大于5毫米，第二焦點的位置大于等于10毫米，長軸方向長度與第二焦點的位置長度相當，內(nèi)表面采用高反射率鏡面鍍膜，反射率達到95%以上。

《一種理論無損光效的LED光全反射準直系統(tǒng)》中，所述的改進的第一拋物面反射器焦距與白光LED發(fā)光面大小相匹配，通光有效口徑大于等于白光LED發(fā)光面對角線的10倍，反射器的長度與其焦距相當，對于單顆芯片封裝的白光LED，通常焦距為5-30毫米，反射器長度與焦點的位置長度相當，口徑為10-60毫米，或根據(jù)結(jié)構(gòu)要求為較大；多芯片封裝的白光LED較單芯片封裝的白光LED的改進的第一拋物面反射器的結(jié)構(gòu)稍大。（這里“相當”是“相等”的意思）

改進的橢球面反射器中，焦點的位置長度：以靠近光源所在位置（改進的橢球面第一焦點）的橢球面長軸端點為起點，到改進的橢球面第二焦點的距離，稱為第二焦點的位置長度；

改進的第一拋物面反射器，“焦點的位置長度”，指的是拋物面頂點到拋物面焦點的距離，實際上也是拋物面的焦距，也可以稱為為“焦距的大小”。

《一種理論無損光效的LED光全反射準直系統(tǒng)》中，所述的改進的第二拋物面反射器結(jié)構(gòu)參數(shù)與改進的橢球面反射器和改進的第一拋物面反射器結(jié)構(gòu)大小相匹配，焦距大于等于8毫米，反射器長度大于等于15毫米，通光有效口徑大于40毫米。

《一種理論無損光效的LED光全反射準直系統(tǒng)》中，所述的改進的橢球面反射器（2）是基于標準橢球面反射器設(shè)計而成，當LED光源近似看作點光源時，該反射器采用標準的橢球面結(jié)構(gòu)，當LED光源為一拓展光源時，該反射器采用改進后的橢球面反射器（2）以保證白光LED模組（1）面光源出射的光線能夠會聚到其第二焦點附近形成彌散斑較小的光斑。

《一種理論無損光效的LED光全反射準直系統(tǒng)》中，所述的改進的第一拋物面反射器（3）是基于標準的拋物面反射器設(shè)計而成，當改進的橢球面反射器（2）在其第二焦點處的彌散斑直徑為系統(tǒng)最大通光口徑的1/10或更小時，該反射器（3）采用標準的拋物面結(jié)構(gòu)，當改進的橢球面反射器（2）在其第二焦點處的彌散斑直徑大于系統(tǒng)最大通光口徑的1/10時，該反射器采用改進的第一拋物面反射器（3）結(jié)構(gòu)，以保證由白光LED模組（1）出射的一部分α角內(nèi)光束經(jīng)過改進的橢球面反射器（2）在其第二焦點處形成彌散斑的光斑做為改進的第一拋物面反射器（3）焦點處的近似點光源，再經(jīng)其表面反射后準直出射。

《一種理論無損光效的LED光全反射準直系統(tǒng)》中，所述的改進的第二拋物面反射器（4）是基于標準的拋物面反射器設(shè)計而成，在LED光源近似看作點光源時，采用標準的拋物面結(jié)構(gòu)；在白光LED模組（1）光源為一擴展光源時，采用改進的第二拋物面反射器（4）結(jié)構(gòu)，以保證由白光LED模組（1）光源出射的另一部分β角內(nèi)光束經(jīng)過改進的第二拋物面反射器（4）反射后準直出射。

一種理論無損光效的LED光全反射準直系統(tǒng)改善效果

《一種理論無損光效的LED光全反射準直系統(tǒng)》提出的理論無損光效的LED光全反射準直系統(tǒng)，理論上能夠?qū)ED光源發(fā)出的光束能量100%準直出射，僅僅有反射器的反射損失，而反射器的反射率可以做到95%以上或更高，系統(tǒng)又完全采用全反射器設(shè)計，沒有任何透鏡結(jié)構(gòu)，所以準直的光學(xué)系統(tǒng)效率很高。

1. 一種理論無損光效的LED光全反射的準直系統(tǒng)，其特征在于由白光LED模組（1）、改進的橢球面反射器（2）、改進的第一拋物面反射器（3）、改進的第二拋物面反射器（4）組成；所述白光LED模組（1）幾何中心位于改進的橢球面反射器（2）的第一焦點處；所述改進的第一拋物面反射器（3）位于改進的橢球面反射器（2）上方，且其焦點與改進的橢球面反射器（2）的第二焦點重合；所述改進的第二拋物面反射器（4）位于改進的第一拋物面反射器（3）的上方，且其焦點與白光LED模組（1）幾何中心位置重合；其中：

由白光LED模組（1）出射的一部分α角內(nèi)光束經(jīng)過改進的橢球面反射器（2）會聚到其第二焦點處，再經(jīng)改進的第一拋物面反射器（3）準直出射；由白光LED模組（1）光源出射的另一部分β角內(nèi)光束經(jīng)過改進的第二拋物面反射器（4）準直出射；改進的第一拋物面反射器（3）和改進的第二拋物面反射器（4）的出射光束的主光軸平行，且同時平行于LED光源（1）的主光線，以保證經(jīng)它們反射后的光線按同一水平方向準直出射，形成理論無損效率的高效LED光全反射的準直系統(tǒng)；0⁰<α<180⁰，0⁰<β<180⁰，且α β=180⁰。

2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光全反射的準直系統(tǒng)，其特征在于：所述的白光LED模組（1） 為單芯片或多芯片COB封裝的白光LED，多芯片封裝發(fā)光面尺寸為A×A或A×B，其中0.5毫米≤A≤20毫米，0.5毫米≤B≤20毫米，A≠B，發(fā)光面積對角線為系統(tǒng)最大通光口徑的1/10或更小，白光LED光源模組的發(fā)光面法線垂直于改進的橢球面反射器（2）的長軸所在的開口截面。

3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光全反射的準直系統(tǒng)，其特征在于：所述的改進的橢球面反射器（2）以靠近的長軸端點為起點的第一焦點的位置大于5毫米，第二焦點的位置大于等于10毫米，長軸方向長度與第二焦點的位置長度相當，內(nèi)表面采用高反射率鏡面鍍膜，反射率達到95%以上。

4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光全反射的準直系統(tǒng)，其特征在于：所述的改進的第一拋物面反射器（3）焦距與白光LED模組（1）發(fā)光面結(jié)構(gòu)大小相匹配，通光有效口徑大于等于白光LED發(fā)光面對角線長度的10倍，反射器（3）的長度與其焦距相當對于單顆芯片封裝的白光LED，焦距為5-30毫米，反射器（3）長度與其焦距的位置長度相當通光有效口徑為10-60毫米。

5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光全反射的準直系統(tǒng)，其特征在于：所述的改進的第二拋物面反射器（4）結(jié)構(gòu)參數(shù)與改進的橢球面反射器（2）和改進的第一拋物面反射器（3）相匹配，其焦距大于等于8毫米，反射器（4）長度大于等于15毫米，通過有效口徑大于40毫米。

6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光全反射的準直系統(tǒng)，其特征在于：所述的改進的橢球面反射器（2）是基于標準橢球面反射器設(shè)計而成，當LED光源近似看作點光源時，該反射器采用標準的橢球面結(jié)構(gòu)，當LED光源為一拓展光源時，該反射器采用改進后的橢球面反射器（2）以保證白光LED模組（1）面光源出射的光線能夠會聚到其第二焦點附近形成彌散斑較小的光斑。

7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光全反射的準直系統(tǒng)，其特征在于：所述的改進的第一拋物面反射器（3）是基于標準的拋物面反射器設(shè)計而成，當改進的橢球面反射器（2）在其第二焦點處的彌散斑直徑為系統(tǒng)最大通光口徑的1/10或更小時，該反射器（3）采用標準的拋物面結(jié)構(gòu)，當改進的橢球面反射器（2）在其第二焦點處的彌散斑直徑大于系統(tǒng)最大通光口徑的1/10時，該反射器采用改進的第一拋物面反射器（3）結(jié)構(gòu)，以保證由白光LED模組（1）出射的一部分α角內(nèi)光束經(jīng)過改進的橢球面反射器（2）在其第二焦點處形成彌散斑的光斑做為改進的第一拋物面反射器（3）焦點處的近似點光源，再經(jīng)其表面反射后準直出射。

8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光全反射的準直系統(tǒng)，其特征在于：所述的改進的第二拋物面反射器（4）是基于標準的拋物面反射器設(shè)計而成，在LED光源近似看作點光源時，采用標準的拋物面結(jié)構(gòu)；在白光LED模組（1）光源為一擴展光源時，采用改進的第二拋物面反射器（4）結(jié)構(gòu)，以保證由白光LED模組（1）光源出射的另一部分β角內(nèi)光束經(jīng)過改進的第二拋物面反射器（4）反射后準直出射。

燈源發(fā)出的光經(jīng)過準直透鏡之后，變成了平行光，照明光柵副后，由硅光電池或后面的準直透鏡接收。因此要求準直透鏡的口徑達到光線充滿硅光電池的程度，如圖《聚光鏡光路》（a）為平行于光柵刻線的剖面，（b）為垂直于光柵刻線的截面，由圖中可得：

于是準直透鏡的通光口徑為：

利用光學(xué)準直望遠系統(tǒng)測量直線度誤差。準直望遠系統(tǒng)由準直光管和望遠鏡組成。由光源發(fā)出的光經(jīng)十字分劃板1和物鏡1后,以平行光射出,再經(jīng)望遠鏡中的物鏡2后會聚在位于其焦平面上的十字分劃板2上，通過目鏡讀數(shù)。如將望遠鏡和準直光管置于被測表面（例如導(dǎo)軌）上,當移動準直光管時,若其射出的十字線影像與分劃板2的十字線重合,則表示直線度好;如有偏離,則表示準直光管的光軸相對望遠鏡的光軸傾斜了一個角度□ 。將各個位置的偏離值經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后即可得到直線度誤差。應(yīng)用光學(xué)準直原理測量直線度誤差的量儀稱為準直望遠鏡。它的準直光管內(nèi)還裝有同心圓分劃板。望遠鏡內(nèi)還裝有內(nèi)調(diào)焦透鏡組和用于讀數(shù)系統(tǒng)的平行平板玻璃等。利用內(nèi)調(diào)焦透鏡組重新調(diào)焦可使同心圓分劃板上的同心圓刻線成像在分劃板 2上。這樣，就可以測量兩光軸的偏移□(也有利用靶鏡代替準直光管測量的)。這種準直望遠鏡也可用于測量大型機器（如汽輪機）上的各支承孔的同軸度誤差。

光學(xué)自準直法 用自準直儀測量。將被測全長分成若干段,測出各段的傾斜角。通過作圖或計算求出直線度。

簡單介紹菲佐干涉儀對準直透鏡的質(zhì)量要求，通常關(guān)心的是判定空氣隙厚度的變化。但是光程差不僅是空氣隙厚度的函數(shù)，也是光照射角的函數(shù)，在特定點上的光程差為

對使用一般光源的菲佐干涉儀來說，最大有效空氣隙厚度為50mm，而且還必須考慮光源尺寸和透鏡的像差。光源尺寸主要影響菲佐條紋的可見度。要得到對比度很好的菲佐條紋，剩余光程差

這個角像差相當大，在20''量級范圍，因此可以設(shè)計合適的透鏡或反射系統(tǒng)來滿足 。