第十二章波像差.ppt

倍率色差的影响 倍率色差与光阑位置的关系 当光阑位于透镜前时，因nFnC，F光比C光偏折厉害，所以Y?F＜Y?C，?Y?FC＜0； 当光阑位于透镜后时，同样因nF＜nC，F光比C光偏折厉害，所以Y?F＞Y?C，?Y?FC＞0。 显然，当光阑与透镜重合时，各色光的主光线与第二近轴光线重合，不产生倍率色差。 同样，?＝-1全对称系统能够自动校正倍率色差。 §12-1波像差及其与几何像差的关系（Wave Aberration） 一、概述 对光学系统成像性能的要求，可分为两个主要方面：第一方面是光学特性，包括焦距、物距、像距、放大率、入瞳位置、入瞳距离等；第二方面是成像质量，光学系统所成的像应该足够清晰，并且物像相似，变形要小。 成像质量评价的方法分为两大类，第一类用于在光学系统实际制造完成以后对其进行实际测量，第二类用于在光学系统还没有制造出来，即在设计阶段通过计算就能评定系统的质量。 用于设计阶段评价的有： 几何像差、波像差、瑞利判断和点列图、传递函数； 用于产品鉴定阶段：分辨率检验、星点检验和光学传递函数测量等。 瑞利判断 瑞利判断的特点 优点：方便使用、关系简单；（几何像差曲线进行图形积分得到波像差。） 缺点： 最大波像差取决于参考点的选取 只考虑波像差的允许公差，未考虑其在整个波面的比重；不能排除局部缺陷（气泡、划痕） 只适用于小像差光学系统。 点列图评价需要进行大量的光线计算 光线的分布有扇型网格分布和正方形网格分布，并根据瞳面的形状，如渐晕。 点列图的集中度反映了成像的清晰度，30％以上的集中区域为有效的弥散斑大小 点列图的形状可以反映出几何像差的特征 弥散斑直径的倒数为系统的分辨力（线对） 四、中心点亮度（斯托列尔准则） 成像衍射斑的中心亮度和不存在像差时衍射斑的中心亮度之比S.D来表示成像质量。 S.D≥0.8,成像完善； 与瑞利判断方法是一致的； 只适用小像差系统； 计算复杂，计算机软件计算。 光线是传输能量的几何线，这些几何线的交点应该是一个既没有体积也没有面积的几何点。但是，在像面上实际得到的是一个具有一定面积的光斑，如图所示。 光学传递函数的基本出发点 物体被看作是亮度的一种分布形式，不同物体有不同的亮度分布。 任何一种亮度分布可以认为是所有频率余弦分布按某种比例的叠加。 光学系统分别将各种余弦分布的目标进行成像， 像面上各种余弦分布的像按照相应的比例进行叠加形成了物体的像 光学传递函数的理论实质 光学成像系统是信息传递系统，对各种余弦分布的基元图形成像的优劣反映了光学系统对这一频率信息的传递能力 光学系统对图像的传递为光振幅的传递，反映了每一频率的对比度变化，称为调制传递函数（MTF） 高频部分反映了物体的细节，中频部分反映了物体的层次，低频部分反映了物体的轮廓 光学传递函数的概念 将每一视场点的物体分解为所有频率的余弦物体，并求出其理想像 以理想像的对比度作为参考，实际像的对比度与理想像的对比度的比值为该频率的传递函数值 将各种频率的传递函数值作成曲线，反映了该视场的成像质量 传递函数不能反映光学系统的畸变。 调制传递函数MTF：一定空间频率下像的对比度与物的对比度之比。能反映不同空间频率、不同对比度的传递能力。一般而言，高频传递函数反映了物体细节传递能力，低频传递函数反映物体轮廓传递能力，中频传递函数反映对物体层次的传递能力。 MTF特点 与光学系统的像差有关，又和光学系统的衍射有关； 客观、可靠； 同时运用于小像差光学系统和大像差光学系统； MTF曲线的积分值评价成像质量 MTF曲线只能反映少数点的情况； 理论上像点的中心亮度值等于MTF曲线的面积； 面积越大，信息越多，像质越好； 1. 色差 2. 球差 ①当U很小， 离焦 后 所以 ②当U有一定大小， 使边光球差为零，0.707带光有最大剩余球差 作 离焦 （边光不一定恰好校正到零，允许残余1倍焦深） 3. 正弦差 以上是小视场系统容限，以下是大视场系统容限 弧矢彗差 4. 像散 5. 像面弯曲：在人眼调节范围之内 6. 畸变 7. 倍率色差： 二、大像差系统（如摄影物镜）——应校正全部 像差 此时不可用瑞利判据，而要求 ： 畸变2-4% 要求观察着看不出明显的像变形。 光学系统质量评价简介 1、球差曲线： 球差曲线纵坐标是孔径，横坐标是球差（色球差），使用这个曲线图，一要注意球差的大小，二要注意曲线的形状特别是代表几种色光的几条曲线之间的分开程度，如果单根曲线还可以，但是曲线间距离很大，说明系统的位置色差很严重。 一、几何像差曲线 2、轴外细光束像差曲线 这一般是由两个曲线图构成图中左边的是像散场曲曲线，右边的是畸变，不同颜色表示不同色