第七章 光路计算及(实)课件.ppt

第七章 光线的光路计算 及像差概述 引言 由于视场和孔径的增大，而引起实际像与理想像之间的差异称为像差。 光学系统对单色光成像时所产生的像差称为单色像差，它们分别是球差、彗差、像散、像面弯曲（场曲）和畸变五种单色像差。 复色光进入系统后不同色光的光路差别引起的像差称为色差，色差有两种，位置色差和倍率色差。 有代表性的光路计算为： 1.近轴光线的光路计算，这是为了求得高斯像面的位置和高斯像的大小，进而进行初级像差所必须的； 2.含轴面（子午面）内光线的光路计算，这是为求得大部分像差所必须的； 3.沿轴外点主光线的细光束像差的计算，这是为求得像散和像面弯曲（场曲）所必须的； 4.子午面外光线或空间光线的光路计算，这是对系统的成像质量作全面的了解所必须的。 §7.1 子午面内光线的光路计算 一.近轴光线的光路计算 第一近轴光线：从物体轴上点发出的光线。计算近轴光时，角u常对入射光瞳的边缘光线取值。其初始值： 第二近轴光线：由轴外物点发出的通过入瞳中心的近轴光线。计算第二近轴光线的起始值： 二. 远轴光线的光路计算 2.当物体在有限远时 三.光路计算中几种特殊情况的处理 1.物在无限远 2.出现平面分界面时 §7.2 轴外物点近主光线细光束经球面折射的计算 §7.2 轴外物点近主光线细光束经球面折射的计算 §7.3 球差 §7.3 球差 §7.3 球差 §7.3 球差 §7.3 球差 §7.3 球差 §7.3 球差 §7.3 球差 §7.3 球差 §7.3 球差 §7.3 球差 §7.3 球差 §7.3 球差 §7.3 球差 §7.3 球差 §7.3 球差 §7.3 球差 §7.3 球差 §7.3 球差 §7.3 球差 §7.3 球差 §7.3 球差 §7.3 球差 §7.3 球差 §7.3 球差 §7.4 彗差 §7.4 彗差 §7.4 彗差 §7.4 彗差 §7.4 彗差 §7.4 彗差 §7.4 彗差 §7.4 彗差 §7.4 彗差 §7.4 彗差 §7.4 彗差 §7.4 彗差 §7.4 彗差 §7.5 像散和像面弯曲（场曲） §7.5 像散和像面弯曲（场曲） §7.5 像散和像面弯曲（场曲） §7.5 像散和像面弯曲（场曲） §7.5 像散和像面弯曲（场曲） §7.5 像散和像面弯曲（场曲） §7.5 像散和像面弯曲（场曲） §7.5 像散和像面弯曲（场曲） §7.5 像散和像面弯曲（场曲） 球面光学系统存在场曲是由球面固有性质决定的。 §7.5 像散和像面弯曲（场曲） 四.宽光束的像散和场曲 产生： 定义： 在一对共扼平面上的垂轴放大率不为常数时 ,就会使物、像失去了相似性，这种成像缺陷即为畸变。枕形畸变是由于随着视场的增大垂轴放大率增大而产生的；桶形畸变是由于随着视场的增大垂轴放大率减小而产生的。 计算： 畸变是在高斯像面上，以高斯面上理想像高y ′为基准度量的，畸变可用线畸变δyz′表示。 畸变还有一种表达式，称为相对畸变，记为q 特点：是一种垂轴像差； 仅与视场有关； 不影响成像的清晰度。 ※结构完全对称的-1倍垂轴放大率的光学系统的畸变能自然消除。 光学系统光阑对畸变的作用： 光学系统光阑对畸变的作用： 光学材料对不同波长的色光折射率不同，当透镜对于一定物距L成像时，他们的像点离开透镜由近到远地排列在光轴上，这种现象就是位置色差。 现象：轴上点不能成像为一白色光点，而形成彩色弥散斑。 度量： 危害：形成彩色弥散圆，影响像的清晰度。 对于目视仪器的光学系统的位置色差： 光学系统消色差也只是指某一带色差为零。一般对带光（0.707带）的光线校正色差，为消色差系统。 当在带孔径对F光和C光校正了位置色差，它们和光轴的公共交点并不和D光带孔径光线和光轴的交点重合，其偏差称为二级光谱。 光学系统对不同的色光的垂直放大率不同而引起的像差，称为倍率色差，亦称放大率色差或垂轴色差。 现象：倍率色差严重时，物体的像有彩色边缘 度量： 倍率色差是与孔