工程光学 第六章解析.ppt

LF LC ?LFC AF AD AC 目视光学仪器的位置色差为 一般光学系统对0.707带校正色差,色差小于零者为校正不足，色差大于零者为校正过头。 光学系统对带光校正了色差后，在其它带上有剩余色 差。为全面了解色差情况，还必须计算边光和近轴光 的色差． 对轴外点来说，两种色光的垂轴放大率不一定相等。因此，同一物体成像将引起像的大小不同，称为倍率色差(或放大率色差．或垂轴色差)* 光学系统的倍率色差是以两种色光的主光线在消单色光像差的高斯像面上交点高度之差来量度。 初级色差是指近轴区的色差，包括初级位置色差和初 级倍率色差。 1.初级位置色差 初级位值置色差是轴上点色差，可展开成入射高h(或 孔径角U)的幂级数，取前两项得 初级位置色差 初级色差分布系数 单透镜的初级位置色差 称为阿贝常数 光学系统之所以能校正球差，是因为初级球差与二级球差反号，在某一带上相互抵消之故。 光学系统设计是改变结构参数控制初级球差，使之与二级球差获得平衡，从而获得球差校正。 当孔径增大时，光学系统二级球差与初级球差迅速增大，带光的剩余球差亦随之增大。故系统相对孔径不能任意增大,孔径愈大，为消球差所需的结构愈复杂。 对于单个折射球面，在以下三种情况时球差为零： （1）L＝0，此时L必为零，即物点、像点均与球面顶点重合。 （2）光线和球面法线重合，物点和像点均与球面中心相重合。 （3） 。 不晕点（齐明点） 相应像点位置为 齐明透镜 非球面镜片普遍被用于广角镜头之中 1.正弦差的特征 正弦条件：轴上点和近轴点均成完善像的条件。 2.正弦条件和不晕成像 宽光束成像呈现的不对称性。 当物体位于有限远时： 当物体位于无限远时： 不晕成像：无球差也无正弦差的成像。 3.等晕条件 轴上点和近轴点具有相同的成像缺陷。 当物体位于有限远时： 当物体位于无限远时： 4.正弦差的定义 轴上点和近轴点不满足等晕成像引起的成像不对称性。 用OSC’表征。 当物体位于无限远时： 当物体位于有限远时： 5.正弦差的性质 只与孔径有关，与视场无关。 与孔径的位置有关 OSC’也可以级数展开为： 初级正弦差 二级正弦差 三级正弦差 ‥‥‥ 6.正弦差的分布 单个球面的OSC’分布系数为： 多个折射球面的OSC’分布系数为： 光学系统的OSC’分布： 7.四个不产生正弦差的位置 令球面的OSC’分布系数为零： 则有： iz=0,即光阑在球面的曲率中心位置 l=0,即光阑在球面的定点位置 i=i’,即物点在球面的曲率中心位置 i’= u,即物点在L=(n’+n)r/n位置 由此可知，可以把光阑位置作为校正正弦差的一个参数。 1.慧差的特征 慧差与正弦差没有本质区别，二者均表示轴外点宽光束成像后失去对称性的情况，区别在于正弦差适用于小视场光学系统，而慧差可用于任何视场的光学系统。 2.子午慧差 入射光瞳 辅轴 用上、下光线的交点B‘T到主光线的垂直于光轴方向的偏离来 表示这种光束的不对称性，称为子午慧差。 子午慧差的大小可以表示为 K’T a z b y’a y’b y’z y A B Bz Ba Bz 3. 弧矢慧差 -K’s 4.慧差的性质 既与孔径有关，也与视场有关。 孔径位置改变时，慧差符号不变。 视场y改变时，慧差反号 当视场和孔径均为零时，慧差为零。 慧差也可以级数展开为： 初级慧差 二级慧差 三级慧差 ‥‥‥ 5.慧差的分布 慧差的分布为： 子午慧差是弧矢慧差的三倍。 1.场曲与轴外球差 某一视场的子午像点、 弧矢像点相对于高斯像 面的距离称为子午像面 弯曲和弧矢像面弯曲， 简称子午场曲和弧矢场曲。 场曲的定义： 2.场曲性质： 只与视场有关，与孔径无关。 视场为零，则场曲为零。 场曲可以级数展开为： 初级场曲 二级场曲 三级场曲 ‥‥‥ 3.场曲的分布 系统的初级像散系数为： 系统的初级场曲系数为： 光学系统的子午和弧矢场曲分别为： 轴外点发出的细（宽）光束的子午像点与弧矢像点不重合，两者分开的轴向距离称为像散。 2.初级像散的分布 由： 得： 3. 像散的性质 对单个折射面，无正弦差的位置和光阑位置 不存在像散。 轴上点无像散，两个像面必然同时相切于理 想像面与光轴的交点上。 子午像面和弧矢像面像散均为对称于光轴的 旋转曲面。 有像散必有场曲，但像散为零时，场曲不一 定为零。 当像散为零时的场曲称为匹兹伐尔场曲。 1.畸变