5工程光學(xué)講稿(像差).ppt

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1、Chapter6Aberrationtheory§6.1Summarization一、Basicconception1、像差：實際像與理想像之間的差異。2、像差的分類波像差——實際波面與理想波面之間的光程差異，常用來作為評價光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量，是幾何像差的綜合體現(xiàn)。尤其對于小像差系統(tǒng)，波像差更能反映像質(zhì)。幾何像差單色像差色差球差慧差像散場曲畸變位置色差倍率色差二、像差譜線的選擇主要取決于接收器的光譜特性進行像差校正時，只能校正某一波長的單色像差，對于不同的接收器件像差譜線的選擇有很大的區(qū)別。在設(shè)計時應(yīng)該沿循原則：使接收器的接收波段與靈敏譜線、光源的輻射波段與最強譜線、光學(xué)系統(tǒng)的透過波段相匹配

2、?！?.2Sphericalaberrationofon-axialpoint1、Definitionanddescriptionofsphericalaberration由實際光線的光路計算公式知，當(dāng)物距為定值時，像距與入射高度及孔徑角有關(guān)，隨著孔徑角的不同，像距是變化的A0顯然實際像與理想像之間存在著沿軸的差異，就把實際像點與理想像點的偏移為球差，用δL’表示：δT’A’A’0-LL’l’-δ’LAUm由于球差的存在，導(dǎo)致點物經(jīng)系統(tǒng)之后所成的不再是點像而是一個彌散斑。當(dāng)用接收屏沿軸移動時，光斑的大小不同，彌散斑的半徑用δT’表示，稱作垂軸球差。球差曲線圖由于軸上點發(fā)出的光束是軸對稱的，

3、所以子午面內(nèi)的球差只計算上半部分即可，計算上部分的孔徑光線為：0.3，0.5，0.707，0.85，1。每一條光線對應(yīng)一個球差值，如果把不同孔徑所對應(yīng)的球差值全部計算出來，并且將它們繪制成圖，就稱此圖為球差曲線，球差曲線非常直觀的表達了系統(tǒng)球差的大小，通過球差曲線可以非常形像地對球差進行表征。2、Correctionofsphericalaberration正透鏡——產(chǎn)生負球差負透鏡——產(chǎn)生正球差這是由透鏡本身結(jié)構(gòu)特性決定的，所以，單個透鏡不能校正球差。但若是正負透鏡組合，就可以實現(xiàn)球差的校正。所謂的消球差一般只是能使某一孔徑帶的球差為0，而不能使各個孔徑帶全部為0，一般對邊緣光孔徑校正球

4、差，而此時一般在0.707帶有最大的剩余球差，且值為邊緣帶高級球差-1/43、Aplanaticpoint齊明點齊明點——對于單個折射面的三對無球差點(一).三對齊明點(1)當(dāng)L＝0，此時L‘＝0。即物、像位于球面頂點處；(2)當(dāng)sinI－sinI’＝0，此時有：I=I’=0，即相當(dāng)于入射光線與球面法線相重合，此時物點和像點均位于曲率中心處；(3)當(dāng)sinI’－sinU＝0，即I’＝U(二).齊明點處的放大率：頂點處，β＝1球心處，β＝n／n’。不暈點處，β＝（n／n’）2上述三對不產(chǎn)生像差得共軛點稱為不暈點或稱齊明點，常利用齊明點的特性做齊明透鏡，以增大物鏡的孔徑角，用于顯微鏡或照明系統(tǒng)

5、中?！?.3Sineaberrationandcoma一、彗差coma1、定義：表示的是軸外物點寬光束經(jīng)系統(tǒng)成像后失對稱的情況彗差分為二種：——子午彗差KT'；——弧矢彗差Ks‘；子午彗差圖BAB點發(fā)出充滿入瞳的光束，如果系統(tǒng)沒有存在彗差，則這三條光線的像方光線應(yīng)該相交于一點，但是如果存在彗差，則三條共軛光線可能不再會相交同一點，而是失去了對稱性。說明：①彗差是一有符號數(shù)，當(dāng)交點位于主光線之下為“－”，位于主光線之上為“＋”②彗差是軸外像差之一，其危害是使物面上的軸外點成像為彗星狀的彌散斑，破壞了軸外視場的成像清晰度，且隨孔徑及視場的變化而變化，所以又稱彗差為軸外像差。以上主要說的是子午彗

6、差，對于弧矢彗差是同理的。二、慧差的校正校正慧差，首先想到的是光闌。與光闌的位置有關(guān)。采用對稱式結(jié)構(gòu)形式可消除慧差。三、正弦差sineaberration正弦差表示的也是軸外物點寬光束經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后失對稱的情況，只不過，正弦差——僅適用于小像差光學(xué)系統(tǒng)；慧差——帶有普遍的意義，適用于大像差系統(tǒng)。1、正弦條件——軸上點和近軸點均成完善像的條件當(dāng)物體位于有限遠nysinU=n’y’sinU’當(dāng)物體位于無限遠2、不暈成像——系統(tǒng)既無球差也無彗差（正弦差），即為不暈成像。3、等暈成像——指軸上點與鄰近點有相同的成像缺陷，稱為等暈條件。系統(tǒng)只要滿足該條件，就能夠?qū)崿F(xiàn)等暈成像。5、正弦差——若系統(tǒng)不滿足

7、等暈條件，即存在慧及球差，那么用以描述等暈條件的偏離程度的值叫正弦差。它的表示形式與許多因素相關(guān)，分為：物在有限遠物在無限遠4、等暈條件：§6.4Astigmatism像散一、像散的光學(xué)現(xiàn)象離軸較遠的物點B發(fā)出的同心光束，經(jīng)透鏡后不相交于同一點，而且變成像散光束相交于兩條相互垂直的短線Bs’、Bt’上。這兩條短線就是B點的兩個像，它們離近軸像面的距離不等。物點離軸越遠，此二焦線越長，兩焦線距離越大，兩焦線離近軸像面的距離