光学系统的像差基础课件.ppt

1、9.2 光学系统的像差基础光学系统的像差基础 一、像差的一般概念一、像差的一般概念(aberration) 二、球差二、球差(Spherical aberration) 三、场曲和像散三、场曲和像散(Curvature & astigmatism) 1、轴外物点沿主光线的细光束成像轴外物点沿主光线的细光束成像 (1) 成像光线分析成像光线分析 (2) 子午像点子午像点 (3) 弧矢像点弧矢像点 2、场曲和像散、场曲和像散四、畸变四、畸变(Distortion)五、彗差五、彗差(Coma) 1、子午彗差、子午彗差 2、弧矢彗差、弧矢彗差六、色差六、色差 (chromatic aberration

2、)一、像差的一般概念一、像差的一般概念光学系统的像差基础光学系统的像差基础 1、像差、像差 在光学系统中，实际像与理想像的偏差。在光学系统中，实际像与理想像的偏差。2、像差分析方法、像差分析方法 几何像差法几何像差法：以特征光线经过光学系统后：以特征光线经过光学系统后出射光线在横向或纵向与理想像的偏差出射光线在横向或纵向与理想像的偏差分析像差的方法。分析像差的方法。 波像差法：波像差法：以波动光学为基础，以实际波以波动光学为基础，以实际波面和同位相的理想像的波面的偏差分析面和同位相的理想像的波面的偏差分析像差的方法。像差的方法。3、像差的分类：、像差的分类：像差像差单色像差单色像差复色像差复色

3、像差色差色差(球差、彗差、场曲、像散和畸变球差、彗差、场曲、像散和畸变 )(轴向色差和垂轴色差轴向色差和垂轴色差 )二、球差二、球差光学系统的像差基础光学系统的像差基础 1、球差及其表示球差及其表示2、球差分类球差分类3、球差的校正和估计球差的校正和估计4、折射球面不产生球差的条件折射球面不产生球差的条件-dL1 1、球差及其表示、球差及其表示球差球差 轴上单色同心光束经过光学系统,不同孔径光线交光轴不同位置,结果在理想像面上形成了以高斯像点为中心的弥散斑,这种成像上的缺陷称为球差. (1) 球差球差(2) 表示表示 轴向球差轴向球差: :-dT lLL-d横向球差横向球差: :tanULTd

4、d-UUL-LnnOlAAKh h11的光路的球差称为边光球差的光路的球差称为边光球差2 2、球差分类、球差分类球差球差(1) 球差的幂级数表示球差的幂级数表示3、球差的校正和估计球差的校正和估计 (1) 校正校正(2) 估计估计(2) 分类分类634221hAhAhALd634221高级球差初级球差hAhAhALd4 4、折射球面不产生球差的条件、折射球面不产生球差的条件(1) l=0,即物体位于折射球面的顶点即物体位于折射球面的顶点;(2) i=i,即物体位于折射球面的曲率中心即物体位于折射球面的曲率中心(l=r);(3) i=u或或u=i,即即 l=(n+n)r/n,这时这时l=(n+n

5、)r/n; 这一对共轭点称为不晕点或齐明点这一对共轭点称为不晕点或齐明点.(1)(1)、成像光线分析、成像光线分析沿主光线细光束的成像O1入瞳DAAcadbea 主光线主光线b 上光线上光线c 下光线下光线d 前光线前光线e 后光线后光线bacde(2)(2)、子午像点及其计算、子午像点及其计算At入瞳DO1A-ttPrInIntIntIncoscoscoscos22-As(3)(3)、弧矢像点及其计算、弧矢像点及其计算O1入瞳DAPAsrInInsnsncoscos-ss入瞳DO1-lp2 2、场曲和像散、场曲和像散AtAsAlAslsAtlt-xt-xs1、场曲场曲 子午场曲子午场曲 弧氏

6、场曲弧氏场曲2、像散像散 llxtt-llxss- ststllxxx-四、畸变四、畸变光学系统的像差基础光学系统的像差基础 1、一般描述、一般描述 0yyy-d, / ) (00yyyq-/ )(0-q相对畸变相对畸变y0入瞳D 出瞳DA-yy 轴外物点的主光线轴外物点的主光线和高斯像面的交点和高斯像面的交点高度与其高斯像高高度与其高斯像高的差别，即为畸变。的差别，即为畸变。2、表示、表示正畸变正畸变(枕形畸变枕形畸变)负畸变负畸变(桶形畸变桶形畸变)1 1、子午彗差、子午彗差彗差彗差入瞳DO1A-KtyaycybacbtyyyK2/ )(- 表示表示 描述描述入瞳DO1A2、弧矢彗差、弧矢彗差彗差彗差-KsyaydadsyyK- 表示表示 描述描述六、色差六、色差光学系统的像差基础光学系统的像差基础 1、轴向色差、轴向色差(位置色差位置色差) 光轴上同一个物点发出的光轴上同一个物点发出的光波频率不同的同心光束，光波频率不同的同心光束，不同频率光波将会聚在光不同频率光波将会聚在光轴上不同位置。轴上不同位置。 光学系统A2、垂轴色差、垂轴色差(倍率色差倍率色差) 轴外同一个物点发出的光轴外同一个物点发出的光波频率不同的同心光束，波频率不同的同心光束，不同频率光波将会聚在像不同频率光波将会聚在像平面不同位置。平面不同位置。 A光学系统