光學設計像差測量試驗調研

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1、光學設計像差測量試驗調研光學系統(tǒng)所成實際像與理想像的差異稱為像差，只有在近軸區(qū)且以單色光所成像之像才是完善的（此時視場趨近于0，孔徑趨近于0）。但實際的光學系統(tǒng)均需對有一定大小的物體以一定的寬光束進行成像，故此時的像已不具備理想成像的條件及特性，即像并不完善?？梢?，像差是由球面本身的特性所決定的，即使透鏡的折射率非常均勻，球面加工的非常完美，像差仍會存在。幾何像差主要有七種：球差、彗差、像散、場曲、畸變、位置色差及倍率色差。前五種為單色像差，后二種為色差。在傳統(tǒng)的像質評價中，人們先后提出了許多像質評價的方法，其中用得最廣

2、泛的有分辨率法、星點法和陰影法（刀口法）1.球差軸上點發(fā)出的同心光束經光學系統(tǒng)后，不再是同心光束，不同入射高度的光線交光軸于不同位置，相對近軸像點（理想像點）有不同程度的偏離，這種偏離稱為軸向球差，簡稱球差（）。如圖1-1所示。圖1-1軸上點球差2．慧差彗差是軸外像差之一，它體現的是軸外物點發(fā)出的寬光束經系統(tǒng)成像后的失對稱情況，彗差既與孔徑相關又與視場相關。若系統(tǒng)存在較大彗差，則將導致軸外像點成為彗星狀的彌散斑，影響軸外像點的清晰程度。如圖1-2所示。圖1-2慧差3.像散像散用偏離光軸較大的物點發(fā)出的鄰近主光線的細光束經

3、光學系統(tǒng)后，其子午焦線與弧矢焦線間的軸向距離表示：式中，,分別表示子午焦線至理想像面的距離及弧矢焦線會得到不同形狀的物至理想像面的距離，如圖1-3所示。圖1-3像散當系統(tǒng)存在像散時，不同的像面位置會得到不同形狀的物點像。若光學系統(tǒng)對直線成像，由于像散的存在其成像質量與直線的方向有關。例如，若直線在子午面內其子午像是彌散的，而弧矢像是清晰的；若直線在弧矢面內，其弧矢像是彌散的而子午像是清晰的；若直線既不在子午面內也不在弧矢面內，則其子午像和弧矢像均不清晰，故而影響軸外像點的成像清晰度。4.場曲使垂直光軸的物平面成曲面像的象

4、差稱為場曲。如圖1-4所示。子午細光束的交點沿光軸方向到高斯像面的距離稱為細光束的子午場曲；弧矢細光束的交點沿光軸方向到高斯像面的距離稱為細光束的弧矢場曲。而且即使像散消失了（即子午像面與弧矢像面相重合），則場曲依舊存在（像面是彎曲的）。場曲是視場的函數，隨著視場的變化而變化。當系統(tǒng)存在較大場曲時，就不能使一個較大平面同時成清晰像，若對邊緣調焦清晰了，則中心就模糊，反之亦然。圖1-4場曲5.畸變畸變描述的是主光線像差，不同視場的主光線通過光學系統(tǒng)后與高斯像面的交點高度并不等于理想像高，其差別就是系統(tǒng)的畸變，如圖1-5所示

5、。由畸變的定義可知，畸變是垂軸像差，只改變軸外物點在理想像面的成像位置，使像的形狀產生失真，單不影響像的清晰度。圖1-5畸變