06像差基础.ppt

主光线 Z 理想像平面 O1 O2 t lt’ -xt’ l’ 子午细光束焦点相对于理想像面的偏离称为细光束子午场曲，用符号xt’表示： 四、场曲 子午宽光束焦点相对于理想像面的偏离称为宽光束子午场曲，用符号XT’表示： T LT’ -XT’ l’ 四、场曲 细光束子午场曲与宽光束子午场曲之差为轴外点子午球差。 主光线 Z 理想像平面 O1 O2 t s lt’ -xt’ ls’ -xs’ l’ 弧矢细光束焦点相对于理想像面的偏离称为细光束弧矢场曲，用符号xs’表示： 四、场曲 （2）弧矢场曲 弧矢宽光束焦点相对于理想像面的偏离称为宽光束弧矢场曲，用符号XS’表示： T S Ls’ -Xs’ LT’ -XT’ l’ 四、场曲 当光学系统不存在像散（即子午像与弧矢像重合）时，垂直于光轴的一个物平面经实际光学系统后所得到的像面也不一定于理想像面重合 细光束弧矢场曲与宽光束弧矢场曲之差为轴外点弧矢球差 就形成一个曲面（纯场曲） 像散和场曲既有区别又有联系 ※有像散必然存在场曲，但场曲存在是不一定有像散 四、场曲 光学系统存在场曲时，不能使一个较大的平面物体上的各点同时在同一像面上成清晰像。 若按视场中心调焦，中心清晰，边缘则模糊。 若按视场边缘调焦，边缘清晰，中心则模糊。 枕形畸变（正畸变）：垂轴放大率随视场角的增大而增大的畸变。 桶形畸变（负畸变）：垂轴放大率随视场角的增大而减小的畸变。 无畸变 正畸变 负畸变 五、畸变 畸变是垂轴（横向）放大率随视场的增大而变化，所引起一种失去物像相似的像差。 视场的畸变用符号q表示 式中 实际放大率可以用实际主光线与高斯像面的交点高度yz’与物高y之比表示 y’为理想像高 五、畸变 称为相对畸变 光学系统的线畸变 必须注意： 1、畸变与其它像差不同，它仅由主光线的光路决定。 2、畸变的存在仅引起像的变形，但不影响成像的清晰度。 五、畸变 有些场合，如果畸变的数值很小，是可以允许的 但有些场合，畸变是非常有害的 如：计量仪器中的投影物镜、航空测量物镜等（影响其测量精度） 结构完全对称的光学系统，以-1倍的放大率成像，所有垂轴像差都能自动消除。 畸变是一种垂轴向差，也能消除。 五、畸变 单个薄透镜或薄透镜组的主面与孔径光阑重合时也不会产生畸变。 当光阑位于单透镜组之前或之后即产生畸变，符号相反。 表明垂轴像差与光阑位置的依赖关系。 正畸变 负畸变 五、畸变 色差分为：位置色差和倍率色差 （1）位置色差（轴向色差、纵向色差） 白光是由各种不同波长的单色光所组成的。 复色光成像时，由于不同色光而引起的像差称为色差。 白色光中波长愈短折射率愈大 六、色差 由薄透镜的焦距公式可知，同一薄透镜对不同色光有不同的焦距 一定物距l成像时，因各色光的焦距不同所得到的像距l’也不同 按色光的波长由短到长，其相应的像点离透镜有近到远地排列在光轴上，这种现象称为位置色差。 六、色差 兰 绿 红 lF’ -△lFC’ lc’ AF’ Ac’ 位置色差定义为： 称为色差校正不足 称为色差校正过渡 若AF’和AC’重合，则 称为光学系统对F光（兰）和C光（红）消色差。 消色差系统是指对两种色光消轴向（位置）色差的系统。 六、色差 位置色差不同于球差，它在近轴区就产生。 因为位置色差会严重影响成像质量（可能比球差严重）。 因此用白光成像的光学系统都必须校正位置色差。 孔径不同，白光将会有不同的位置色差。 六、色差 位置色差的性质类似于球差 光学系统只能对一个孔径的光线进行校正色差。 一般情况下对0.7孔径的光线校正位置色差。 随着接收器的不同，应取接近接收器有效波段边缘的波长进行校色差。 倍率色差（垂轴色差） 光学材料对不同色光的折射率不同，对于 光学系统对不同色光就有不同的焦距。 不同色光的焦距不等时，其放大率也不等。 就有不同的像高，这就是倍率色差。 六、色差 B B A A BF’ BD’ BC’ BF’ BD’ BC’ yzc’ yzD’ yzF’ yzF’ yzD’ yzc’ 上图的叠加结果使像的边缘呈现彩色 光学系统的倍率色差是以两种色光的主光 线在高斯像面上的交点高度之差来度量的 影响成像清晰度 六、色差 思考题 1、球面反射镜有几个无球差点？ 像差概论 提纲 实际光学系统都有一定大小的相对孔径和视场，远远超出近轴区所限定的范围。 与近轴区成像比较必然在成像位置和像的大小方面存在一定的差异，被称为像差。 在光学系统中由透镜材料的特性或折射（或反射）表面的几何形状引起实际像与理想像的偏差。 概述 像差的大小反映了光学系统质量的优劣 几何像差主要有七种： 单色光像差有五种： 球差 彗差(正弦差) 像散 场曲 畸变 复色光像差有两种： 轴向像差(位置色差) 垂轴像差(倍率色差) 概述 A -