5工程光学讲稿(像差).ppt

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1、Chapter6Aberrationtheory§6.1Summarization一、Basicconception1、像差：实际像与理想像之间的差异。2、像差的分类波像差——实际波面与理想波面之间的光程差异，常用来作为评价光学系统成像质量，是几何像差的综合体现。尤其对于小像差系统，波像差更能反映像质。几何像差单色像差色差球差慧差像散场曲畸变位置色差倍率色差二、像差谱线的选择主要取决于接收器的光谱特性进行像差校正时，只能校正某一波长的单色像差，对于不同的接收器件像差谱线的选择有很大的区别。在设计时应该沿循原则：使接收器的接收波段与灵敏谱线、光源的辐射波段与最强谱线、光学系统的透过波段相匹配

2、。§6.2Sphericalaberrationofon-axialpoint1、Definitionanddescriptionofsphericalaberration由实际光线的光路计算公式知，当物距为定值时，像距与入射高度及孔径角有关，随着孔径角的不同，像距是变化的A0显然实际像与理想像之间存在着沿轴的差异，就把实际像点与理想像点的偏移为球差，用δL’表示：δT’A’A’0-LL’l’-δ’LAUm由于球差的存在，导致点物经系统之后所成的不再是点像而是一个弥散斑。当用接收屏沿轴移动时，光斑的大小不同，弥散斑的半径用δT’表示，称作垂轴球差。球差曲线图由于轴上点发出的光束是轴对称的，

3、所以子午面内的球差只计算上半部分即可，计算上部分的孔径光线为：0.3，0.5，0.707，0.85，1。每一条光线对应一个球差值，如果把不同孔径所对应的球差值全部计算出来，并且将它们绘制成图，就称此图为球差曲线，球差曲线非常直观的表达了系统球差的大小，通过球差曲线可以非常形像地对球差进行表征。2、Correctionofsphericalaberration正透镜——产生负球差负透镜——产生正球差这是由透镜本身结构特性决定的，所以，单个透镜不能校正球差。但若是正负透镜组合，就可以实现球差的校正。所谓的消球差一般只是能使某一孔径带的球差为0，而不能使各个孔径带全部为0，一般对边缘光孔径校正球

4、差，而此时一般在0.707带有最大的剩余球差，且值为边缘带高级球差-1/43、Aplanaticpoint齐明点齐明点——对于单个折射面的三对无球差点(一).三对齐明点(1)当L＝0，此时L‘＝0。即物、像位于球面顶点处；(2)当sinI－sinI’＝0，此时有：I=I’=0，即相当于入射光线与球面法线相重合，此时物点和像点均位于曲率中心处；(3)当sinI’－sinU＝0，即I’＝U(二).齐明点处的放大率：顶点处，β＝1球心处，β＝n／n’。不晕点处，β＝（n／n’）2上述三对不产生像差得共轭点称为不晕点或称齐明点，常利用齐明点的特性做齐明透镜，以增大物镜的孔径角，用于显微镜或照明系统

5、中。§6.3Sineaberrationandcoma一、彗差coma1、定义：表示的是轴外物点宽光束经系统成像后失对称的情况彗差分为二种：——子午彗差KT'；——弧矢彗差Ks‘；子午彗差图BAB点发出充满入瞳的光束，如果系统没有存在彗差，则这三条光线的像方光线应该相交于一点，但是如果存在彗差，则三条共轭光线可能不再会相交同一点，而是失去了对称性。说明：①彗差是一有符号数，当交点位于主光线之下为“－”，位于主光线之上为“＋”②彗差是轴外像差之一，其危害是使物面上的轴外点成像为彗星状的弥散斑，破坏了轴外视场的成像清晰度，且随孔径及视场的变化而变化，所以又称彗差为轴外像差。以上主要说的是子午彗

6、差，对于弧矢彗差是同理的。二、慧差的校正校正慧差，首先想到的是光阑。与光阑的位置有关。采用对称式结构形式可消除慧差。三、正弦差sineaberration正弦差表示的也是轴外物点宽光束经光学系统后失对称的情况，只不过，正弦差——仅适用于小像差光学系统；慧差——带有普遍的意义，适用于大像差系统。1、正弦条件——轴上点和近轴点均成完善像的条件当物体位于有限远nysinU=n’y’sinU’当物体位于无限远2、不晕成像——系统既无球差也无彗差（正弦差），即为不晕成像。3、等晕成像——指轴上点与邻近点有相同的成像缺陷，称为等晕条件。系统只要满足该条件，就能够实现等晕成像。5、正弦差——若系统不满足

7、等晕条件，即存在慧及球差，那么用以描述等晕条件的偏离程度的值叫正弦差。它的表示形式与许多因素相关，分为：物在有限远物在无限远4、等晕条件：§6.4Astigmatism像散一、像散的光学现象离轴较远的物点B发出的同心光束，经透镜后不相交于同一点，而且变成像散光束相交于两条相互垂直的短线Bs’、Bt’上。这两条短线就是B点的两个像，它们离近轴像面的距离不等。物点离轴越远，此二焦线越长，两焦线距离越大，两焦线离近轴像面的距离