《轴外像差》课件

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1、轴外像差1轴外像差彗差—轴外点宽光束像差像散—轴外点细光束像差场曲—同上畸变—同上2BA入瞳（出瞳）z子午面与弧矢面B’A’子午面（TangentialPlane）弧矢面（SagittalPlane）3入瞳（出瞳）Bz轴上点子午面与弧矢面4彗差的引出5单折射球面子午彗差子午面上、下光线的交点Ba’到主光线在垂直光轴方向的偏离，称为子午彗差，用符号KT’表示，其符号规定：以主光线为原点，向上为正，向下为负。Bz’zBa’Bb’ab-KT’辅轴AB入瞳C光轴a-上光线，b-下光线，z-主光线6单折射球面子午彗差光阑与球心重合，此时不论球差大小如何，都不会产生

2、彗差。abzBA光阑C辅轴光轴7abBa’Bb’单折射球面子午彗差BA光阑C辅轴光轴zBz’KT’8光学系统子午彗差子午彗差是以轴外子午光束的上、下光线在高斯像面上交点高度（分别为Ya’、Yb’）的平均值与主光线的交点高度（Yz’）之差来表示KT’=0.5（Ya’+Yb’）-Yz’a’Yz’Ya’Yb’BT’-KT’入瞳ABb’z’abz9子午彗差的计算轴外点远轴光线光路计算10弧矢彗差弧矢面内前、后光线的交点BS’到主光线在垂直光轴方向的偏离，称为弧矢彗差，用符号KS’表示，其符号规定：以主光线为原点，向上为正，向下为负。cdBS‘-KS’Yz’Yc’

3、=Yd’=Ys’高斯像面z出瞳x’y’11弧矢彗差计算式弧矢彗差的计算数值，是以轴外弧矢光束的前、后光线在高斯像面上交点高度Ys’与主光线的交点高度Yz’之差来表示KS’=Ys’－Yz’12A’C’D’B’出瞳x’y’zcdBS‘BP‘-KS′-KT′A’,B’C’,D’BT‘ab彗差ABCDEFGHP.出瞳A,BC,DF,HE,GP.像面13彗差14彗差的危害由于折射后的光束失去了对称性，因此，其弥散斑不再对称于主光线，此时主光线偏到了弥散斑的一边。整个弥散斑的形状是一个以主光线与高斯像面的交点为顶点的锥形弥散斑，形似彗星状，因而破坏了轴外视场成像的清

4、晰度。15彗差的性质由于彗差是轴外物点以宽光束成像时所产生的一种单色像差。因此，它一方面随视场大小而变化；另一方面，对于同一视场，它又随孔径的不同而变化。慧差的展开式为第一项为初级彗差，第二项为孔径二级彗差、第三项为视场二级彗差16彗差的校正若边缘孔径hm的彗差校正到零，在0.707孔径带可得到最大的剩余彗差，其值是孔径二级彗差的-1/4倍，即17像散的产生光阑折射面abcda0b0c0d0AB18像散BT’BS’19BT’ab出瞳x’y’zcdBS’BP’-KS′-KT′BS'BT’c’d’a’b’xy像散20Bt’子午面90°像散Bs’弧矢面21像散

5、图示22像散的计算BT’BS’P’O-xts’t’lt’s’ls’l’z’M主光线BP’-z’像散用BT’和BS’两点之间的沿轴距离来度量，以符号xts’表示：xts’=lt’–ls’23像散的计算轴外点沿（子午和弧矢面内）主光线的细光束光路计算24像散的计算轴外点沿（子午和弧矢面内）主光线的细光束光路计算25像散的危害物子午像弧矢像26像散实例27光阑折射面abcda0b0c0d0AB像散的影响因素随视场增大而增大与光阑位置和大小有关28B’’B1’B1场曲（像面弯曲）OMB’l’r-l-uCB-y-wy’AA’高斯像面u’h29场曲P’z’t’s’

6、BT’BS’OM主光线BP’lt’ls’l’-xts’-z’-xt’-xs’光学系统如存在像散，一个物面将形成两个像面（子午像面和弧矢像面），两个像面上的像点与高斯像面的偏离分别称为子午场曲和弧矢场曲，以符号xt’和xs’表示之。30场曲的计算式场曲以子午像点和弧矢像点相对于高斯像面的轴向偏离xt’和xs’来度量，有xt’=lt’–l’xs’=ls’–l’子午场曲和弧矢场曲之差，即为同一视场的像散xts’=xt’-xs’=lt’-ls’31匹兹伐（Petzval）场曲光学系统若无像散，则子午像面和弧矢像面重合，但场曲仍然存在。无像散时的弯曲像面称为匹兹

7、伐（Petzval）像面，相应的场曲（即匹兹伐像面相对于高斯像面的轴向偏离）称为匹兹伐场曲，用符号xp’表示。xp’=lp’-l’32场曲与像散Anastigmat去像散透镜33场曲的性质细光束场曲只是视场的函数，随视场增大而增大，视场为零时场曲也为零，场曲展开式为对边缘视场ym校正场曲后，0.707ym有最大剩余场曲；校正场曲一般对细光束而言，对大孔径大视场的光学系统也要考虑宽光束情况。34宽光束场曲和像散场曲：XT’=LT’–l’XS’=LS’–l’像散：XTS’=XT’–XS’=LT’–LS’35畸变畸变仅由主光线的光路决定，只引起像的变形失真，对

8、像的清晰度并无影响。36畸变的产生对于一般光学系统来说，只有在近轴区横向放大率才