几何光学像差理论教程分析.pptVIP

第六章 像差理论 二、轴上点的球差 三、彗差 四、像散 六、畸变 一、概述 七、色差 五、场曲 一、概述 1、理想成像的条件 （1）物面上每一个发光点在像方是一个清晰的像点； （物点发出的同心光束在像方仍保持是同心光束） （2）垂直于光轴的平面上各点的像，必须是在垂直于 光轴的同一个平面上； （3）每个垂直于光轴的像平面内，各像点的放大率相 同，从而保持物、像的几何相似性； （4）像的各部分应保持具有与物同样的彩色。 像 的 清 晰 度 像 是 否 变 形 像出现不正确的彩色，并发生像模糊。 ★ 像差（Aberrations）：实际像与理想像之间的差异现象。 （1）单色像差（Monochromatic Aberrations） a. 球面像差； b. 彗形像差； c. 像散； d. 像场弯曲； e. 畸变 2、几何像差 宽光束引起的 远轴物、窄光束引起的 近轴光学：理想成像 产生原因： （2）色像差（Chromatic Aberrations）： f. 位置（轴向）色差 g. 倍率（垂轴）色差 非单色物引起的 （1）主截面：包含光轴的任一平面。 （2）子午面：物点所在的主截面。 ★对于轴上物点，任一主截面都是子午面。 （3）弧矢面：与子午面垂直的主截面。 （4）理想像（高斯像）。 3、基本概念 1、定义 （轴向）球差：轴上物点发出的同心、宽光束经光学系统后, 不再是同心光束。对于不同孔径角（入射高 度）的光线，将与光轴相交在不同的位置， 相对于理想像点有不同程度的偏离。 二、球差（Spherical Aberration） 垂轴球差：光束在高斯像面上并不是会聚于一个象点，而 是一个圆形的弥散斑。 高斯 像面 ★ 球差是光束孔径角（或入射高度）的函数。 ★ 球差是轴上点像差，具有关于光轴对称性。 ★ 单个透镜： 1）正（会聚）透镜：负球差 2）负（发散）透镜：正球差 2、相关性质 共轴球面系统中，单透镜只能产生球差， 而正、负透镜组合则有可能校正某个高度的球差。 偏折方向 相反 3、不晕点（齐明点） ——不产生球差的共轭点位置。 ★ 物、像均位于球面顶点： ★ 物、像位于球面的曲率中心： ★ 物、像位置： （1）加光阑，选择近轴光束； （2）正、负透镜组合进行校正； （3）采用非球面透镜。 4、消除球差的方法 5、小结 轴上物点 宽光束(不同孔径角) **问题： （1）轴外物点是否有类似球差的现象？ （2）轴外物点发出的宽光束，其对称轴是什么？ 1）像点位置的轴向偏离：球差 2）高斯像面上的弥散圆斑：垂轴球差 所有光线在高斯面上仍不交于同一像点，并且不是一个简单的弥散圆斑，而形成彗形像差！ 1、轴外物点发出的宽光束：对称轴为过物点-球心的辅助轴。 （2）高斯像面上的垂轴变化： （1）像点位置的轴向偏离(球差)： ——表现在沿辅轴方向上的偏离。 高斯像面 ★ 子午面 三、彗形像差（Coma，Comatic Aberration） 2、彗差：轴外物点发出的宽光束，经过透镜不同环带的光线束，在高斯像面上形成一系列大小不同、相互交叠的弥散圆斑；各圆斑中心在一条直线上，与主轴有不同的距离；形成一个有尖端亮点、如同彗星形状的像。 高斯像面 ★ 透镜截面 ★ 子午面 ★ 尖端亮点：靠近主光线的细光束的交点. 3、物理意义 ★ 彗差：轴外像差（孔径、视场的函数） ★ 正弦差：小视场（近轴物）宽光束成像的不对称。 ——大视场（稍远轴物）宽光束成像的不对称。 4、影响：破坏轴外视场成像的清晰度。 **问题： 宽光束的原因造成了球差和彗差，如取无限细光束，是否就可以避免像差？ 四、像散（Astigmatism） 1、与主轴成较大倾斜角的同心光束： 即使是细光束，出射光束也难以保持仍为同心。 2、基本概念：非球面波与象散光束 垂直于波面元，彼此既不相平行也不交于一点的非对称性光束，称为像散光束。 ★ 焦线：光束曲率中心的轨迹 两条相互垂直的短线 和 。 ★ 像散差：沿中心光线上两焦线之间的距离 。 ★ 波面的