第九章 色差.ppt

光学玻璃对不同的色光有不同的折射率，光学透镜相当于无数个分光棱镜，把一束白光分成红橙黄绿青蓝紫 色差分为： 位置色差（轴上） 倍率色差（轴外） §9-1 色　差 位置色差 1 位置色差的现象与定义 光学系统通常都是对白光或复色光物体成像，由于材料的色散n(?)：?? ? n(?)? ? ?(?)? ? f?(?)? ? l?(?)? 轴上点白光成像，形成按色光波长由短到长、像点离透镜由近及远地排列在光轴上，这种现象就是位置色差。 倍率色差的现象与危害 倍率色差的存在，使轴外点各色光的像不重合，严重时，使边缘像形成彩色弥散斑，直接影响轴外物体的成像清晰度。 倍率色差随视场的增大而严重，大视场光学系统必须校正倍率色差。 通常只对两种色光在某一视场校正倍率色差。 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。 二级光谱 物体经光学系统后产生的几何像差 垂轴像差 * 第九章 色差 A -l l?F l?D l?C A?F A?D A?C 要计算位置色差，必须首先确定消色差谱线，即对哪两个波长消色差。对复色光成像的仪器要求对主色光校正单色像差，对成像光谱的两端校正色差。对于目视系统，一般对F光和C光校正色差，对D（或d或e）光校正单色像差。 位置色差的度量与色差曲线? 对近轴区,u很小 一般有： 写成级数式为： 对某一环带 消色差 位置色差和球差都是轴上点像差 位置色差和球差都产生圆形弥散斑 位置色差产生彩色圆形弥散斑， 球差产生单色圆形弥散斑 位置色差和球差的异同： 校正不足 校正过头 校正了色差的系统称为消色差系统（镜头） 一般 若在0.7带光消色差，则a1=-2a0 光学系统一般只能对光束中的某一带光校正色差，通常是0.707带光。 一般对D、F、C光分别计算球差，画在一起。 色球差曲线 §9-2 倍率色差 波长变化引起材料的折射率变化，继而引起光学系统的放大倍率变化，像的大小随之变化。 在高斯像面上度量有 倍率色差的度量： F光、C光主光线与高斯像面的交点高度 倍率色差的计算 1）精确计算——主光线的实际光路计算 2）初级倍率色差计算 像散场曲和倍率色差同时存在 彗差和倍率色差同时存在 §9-3 初级位置色差和初级倍率色差 一、初级位置色差 由物方色差 和系统内各折射面的贡献所决定，期中CI是各折射面的初级位置色差分布系数,称为第一色差和数。 平行平板的初级位置色差： 因此平行平板恒产生正的色差，当且仅当u1=0时平行平板才不产生位置色差。 当 有 产生原因CI不为零 为玻璃的平均色散 单薄透镜的位置色差 经推导有： 可见正透镜恒产生负色差，负透镜恒产生正色差，色差的大小与物距(像距)有关。 薄透镜系统的位置色差 对薄透镜系统有 可见某透镜对位置色差的贡献和它所处的位置有关，在第一近轴光入射高度大的地方贡献较大，反之产生色差较小。 位置色差的校正 对双胶合及微小间隙的双分离镜组 如果用同种玻璃会得到什么系统 具有一定光焦度的双胶合或双分离透镜组，只有用二块不同玻璃制造的正负透镜组合才能消色差。为使二透镜的光焦度不致太大，两种玻璃的阿贝常数之差尽可能大，通常选用冕牌玻璃和火石玻璃的组合。 具有一定间隔的双薄透镜系统 此时h1≠h2，方程组化为： 当物方在非无穷远时，h1/h2以具体情况而定;当物方在无穷远时 倍率色差 系统校正位置色差后，两色光像点重合，可认为两色光像面也重合。对于轴外点而言，因为 ，则因不同色光焦距不同，放大率也不同，故轴外物体有不同像高。 光学系统对不同色光的放大率差异，称为倍率色差。定义为：轴外点发出的两色光的主光线在消单色光像差谱线的高斯像面上的交点高度之差，以长波长色光的交点高为基准。 Y?D A B -y P Ａ?D0 B?F B?C B?D Y?F Y?C -?Y?FC D C F YF’ YD’ YC’ yF’ yD’ yC’ B A ?YFC’ -y 大视场尤为严重，必须校正 定义 倍率色差是指F光与C光的主光线的像点高度之差 近轴倍率色差 初级倍率色差? 初级倍率色差分布系数 当 有 单薄透镜的初级倍率色差 经推导得： 当CI=0时，必有h=0，此时CII自动为零。 当CI≠0时，要校正CII必有hp=0，即光阑与之重合。 接触薄透镜系统的初级倍率色差——认