最新光學(xué)系統(tǒng)的像差課件ppt.ppt

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1、光學(xué)系統(tǒng)的像差像差概念的導(dǎo)出實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)中,存在著遠(yuǎn)軸區(qū)產(chǎn)生的實(shí)際像與近軸區(qū)產(chǎn)生的理想像之間的偏離。此時(shí),從物體上任一點(diǎn)發(fā)出的光束通過光學(xué)系統(tǒng)后不能會(huì)聚為一點(diǎn),而形成一彌散斑,使像不能嚴(yán)格地表現(xiàn)出原物體形狀,這就是像差。實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)中軸上點(diǎn)的成像正透鏡球差圖示理想像面位置彌散斑半徑-?T′-?L′l′L′-lA-UU′球差的存在，使像面上形成一個(gè)彌散斑，其半徑稱為垂軸球差負(fù)透鏡球差圖示理想像面位置?L′-l′-L′-lA-U-U′-?T′球差軸上物點(diǎn)發(fā)出的寬光束經(jīng)薄透鏡后不再交于一點(diǎn)度量球差大小會(huì)聚透鏡發(fā)散透鏡可選取不同曲率的透鏡或復(fù)合透鏡消球差影響球差的主要因素：隨物方孔徑角

2、的增大而增大與透鏡形狀有關(guān)與焦距有關(guān)，焦距越長(zhǎng)，球差越小軸外像差彗差——軸外點(diǎn)寬光束像差像散——軸外點(diǎn)細(xì)光束像差像面彎曲（簡(jiǎn)稱場(chǎng)曲）畸變慧差P慧尾形的彌散像子午面由軸外物點(diǎn)B和光軸組成的對(duì)稱面入瞳Bz弧矢面通過主光線和子午面垂直的面主光線：由軸外物點(diǎn)B發(fā)出并通過入瞳中心的光線入瞳Bz子午彗差：子午面上、下光線的交點(diǎn)BT′到主光線在垂直光軸方向的偏離，稱為子午彗差，用符號(hào)KT′表示。Ba′Bz′Bb′abzBA入瞳KT′C弧矢彗差：弧矢面上前、后光線的交點(diǎn)BS′到主光線在垂直光軸方向的偏離，稱為弧矢彗差，用符號(hào)KS′表示?；兊漠a(chǎn)生對(duì)于一般實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)來說，只有在近軸區(qū)垂軸放

3、大率才是常數(shù)。當(dāng)視場(chǎng)增大時(shí)，像的垂軸放大率便會(huì)隨視場(chǎng)變化而異，這將會(huì)使像相對(duì)于原物失去相似性。這種使像變形的成像缺陷就稱為畸變。如光學(xué)系統(tǒng)存在正畸變即實(shí)際像高大于理想像高，所成的像為枕形，負(fù)畸變則成桶形?；冎灰鹱冃?，不影響像的清晰度桶形畸變枕形畸變像失真，但不影響像的清晰度（是由于垂軸放大率不同）.畸變光學(xué)系統(tǒng)對(duì)共軛面上不同高度的物體垂軸放大率不同產(chǎn)生畸變.正畸變負(fù)畸變物像畸變使像變形五、色像差用白光進(jìn)行成像時(shí)，除了每種單色光仍會(huì)產(chǎn)生五種單色像差外，還會(huì)因不同色光有不同折射率造成的色散，而使不同的色光有不同的傳播光路，從而呈現(xiàn)出因不同色光的光路差別而引起的像差，稱之為色像差

4、（簡(jiǎn)稱色差）。色像差因性質(zhì)不同而分為位置色差和倍率色差兩種。色差:位置（軸向）色差倍率（橫向）色差位置色差是描述2種色光對(duì)軸上物點(diǎn)成像位置差異的色差。正透鏡位置色差圖示白光CFLF?LC?-?LFC?AAF′AC′軸上物點(diǎn)發(fā)出的大孔徑光線不聚焦于一點(diǎn)P負(fù)透鏡位置色差圖示?LFC?-LC?-LF?-LA因色差的存在，軸上點(diǎn)成像是一個(gè)彌散斑，在a點(diǎn)和在c點(diǎn)看到的彌散斑顏色有何不同？不同波長(zhǎng)的光，焦距不同,像的位置不同．在1,2,3三截面上,形成的光環(huán)半徑不同.近軸物近軸光線成像的色差色差嚴(yán)重影響光學(xué)系統(tǒng)成像性質(zhì)，一般光學(xué)系統(tǒng)都必須校正色差?？梢杂谜?fù)透鏡適當(dāng)組合來校正位置色差。影響

5、位置色差的主要因素：隨孔徑角的增大而增大與光學(xué)材料的折射率和色散率有關(guān)與透鏡的焦距有關(guān)上排為位置色差，下排為球差，兩者均為軸上像差倍率色差此是一種因不同色光成像的高度（也即倍率）不同而造成的像大小差異的色差。它是以兩種色光（此即F光和C光）的主光線在高斯像面上的交點(diǎn)高度之差來度量，以符號(hào)?YFC′表示之。倍率色差圖示入瞳CFYF?YC?-?YFC?ABF′BC′B倍率色差隨視場(chǎng)的增大而增大，由于倍率色差的存在，使物體邊緣呈現(xiàn)彩色，從而，造成白光所成的像呈現(xiàn)彩色斑。對(duì)于一般光學(xué)系統(tǒng)來說，球差、慧差和位置色差這三種對(duì)對(duì)成像性質(zhì)影響較大，所以首先考慮消除，因人眼具有自動(dòng)校正色差功能，

6、故影響成像質(zhì)量主要是球差和慧差。光學(xué)設(shè)計(jì)的意義盡管光學(xué)系統(tǒng)有一系列像差，而且一般總不能將其完全校正和消除。但由于人眼和所有其它光能接收器也有一定的敏感缺陷，只要使得各種像差的數(shù)值小于一個(gè)容許的限度，人眼和其它光接收器還是覺察或反映不出其成像的不完善性。這樣的光學(xué)系統(tǒng)從實(shí)用意義來說，可認(rèn)為是理想的。影響倍率色差的主要因素：隨視場(chǎng)的增大而增大；與光闌位置有關(guān)；與光學(xué)材料的折射率和色散率有關(guān)軸外物點(diǎn)發(fā)出的同心光束，由于此斜向細(xì)光束的子午面和弧矢面相對(duì)折射球面的位置不同，使子午和弧矢面在球面上的截線曲率不同。使水平方向和豎直方向的光線的聚焦點(diǎn)在不同平面上像散和場(chǎng)曲（2）像散（軸外點(diǎn)細(xì)光

7、束）透鏡光軸子午焦線弧矢焦線物點(diǎn)物面像面像的質(zhì)量最好像散圖示子午、弧矢2個(gè)方向的光束在主光線上不同位置分別產(chǎn)生2條相互垂直的前后焦線，稱…lslt最小彌散圓主光線子午焦線弧矢焦線從子午焦線開始先出現(xiàn)長(zhǎng)軸與子午面垂直的橢圓，至中間變?yōu)樽钚浬A，后再變成長(zhǎng)軸在子午面的橢圓，后再聚焦為弧矢焦線。衛(wèi)生部視光學(xué)研究中心美國(guó)博士倫視力保健公司前后焦線之間為一系列大小不等的橢圓形光學(xué)切面，其中最小的光學(xué)切面為一圓形，稱最小彌散圓M軸子午線水平焦線垂直焦線最小彌散環(huán)度數(shù)子午線物體ABDCSturm間隙1-