校正光學(xué)系統(tǒng)像差的原則及方法

校正光學(xué)系統(tǒng)像差的原則及方法來源:加入日期：2009-06-09校正光學(xué)系統(tǒng)像差的原則和方法：(1)各光組以至各面的像差分布要合理。在考慮初始結(jié)構(gòu)時(shí)，可將要校正的像差列成用P、W表示的方程組，這種方程組可能有多組精確解，也可能是病態(tài)的，或無解。若是前者，應(yīng)選一合理的解;若是后者，應(yīng)取最小二乘解?？傊卸喾N解方程組的算法可資利用，在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)并不困難。然后，應(yīng)盡量做到各個(gè)面上以較小的像差值相抵消，這樣就不至于會(huì)有很大的高級(jí)像差。在此，各透鏡組的光焦度分配、各個(gè)面的偏角負(fù)擔(dān)要盡量合理，要力求避免由各個(gè)面的大像差來抵消很多面的異號(hào)像差。相對(duì)孔徑h/r或入射角很大的面即曲率半徑小的面，一定要使其彎向光闌，以使主光線的偏角或ip角盡量小(即降低主光線的投射高)，以減少軸外像差。反之，背向光闌的面只能有較小的相對(duì)孔徑。像差不可能校正到完美無缺的理想程度，最后的像差應(yīng)有合理的匹配。這主要是指：軸上點(diǎn)像差與各個(gè)視場(chǎng)的軸外像差要盡可能一致，以便能在軸向離焦時(shí)使像質(zhì)同時(shí)有所改善;軸上點(diǎn)或近軸點(diǎn)的像差與軸外點(diǎn)的像差不要有太大的差別，使整個(gè)視場(chǎng)內(nèi)的像質(zhì)比較均勻，至少應(yīng)使0.7視場(chǎng)范圍內(nèi)的像質(zhì)比較均勻。為確保0.7視場(chǎng)內(nèi)有較好的質(zhì)量，必要時(shí)寧愿放棄全視場(chǎng)的像質(zhì)(讓他有更大像差)。因?yàn)樵?.7視場(chǎng)以外已非成像的主要區(qū)域，當(dāng)畫幅為矩形時(shí)(如照相底片)，此區(qū)域僅是像面一角，其像質(zhì)的相對(duì)重要性可以較低挑選對(duì)像差變化靈敏、像差貢獻(xiàn)較大的表面改變其半徑。當(dāng)系統(tǒng)中有多個(gè)這樣的面時(shí)，應(yīng)挑選其中既能改良所要改的那種像差，又能兼顧其他像差的面來進(jìn)行修改。在像差校正的最后階段尚需對(duì)某一、二種像差做微量修改時(shí)，作單面修改也是能奏效的。若要求單色像差有較大變化而保持色差不變，可對(duì)某個(gè)透鏡或透鏡組作整體彎曲。這種做法對(duì)消除色差和匹茲凡和以外的所有像差均屬有效。利用折射球面的反常區(qū)。在一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中，負(fù)的發(fā)散面或負(fù)透鏡常是為校正正透鏡的像差而設(shè)置，它們只能是少數(shù)。因此，讓正的會(huì)聚面處于反常區(qū)，使其在對(duì)光起會(huì)聚作用的同時(shí)，產(chǎn)生與發(fā)散面同號(hào)的像差就顯的特別有利。設(shè)計(jì)者應(yīng)善于利用這一性質(zhì)。利用透鏡或透鏡組處于特殊位置時(shí)的像差性質(zhì)。例如，處于光闌或與光闌位置接近的透鏡或透鏡組，主要用于改變球差和慧差(用整體彎曲的方法)；遠(yuǎn)離光闌位置的透鏡或透鏡組，主要用來改變像散、畸變和倍率色差。在像面或像面附近的負(fù)場(chǎng)鏡可以用來校正像面彎曲。(8)對(duì)于對(duì)稱型結(jié)構(gòu)的光學(xué)系統(tǒng)，可以選擇成對(duì)的對(duì)稱參數(shù)進(jìn)行修改。作對(duì)稱性變化以改變軸向像差，作非對(duì)稱變化以改變垂軸像差。(9)利用膠合面改變色差或其他像差，并在必要時(shí)調(diào)換玻璃?？梢栽谠z合透鏡中更換等折射率不等色散的玻璃，也可在適當(dāng)?shù)膯螇K透鏡中加入一個(gè)等折射率不等色散的膠合面。膠合面還可用來校正其他像差，尤其是高級(jí)像差。此時(shí),膠合面二邊應(yīng)有適當(dāng)?shù)恼凵渎什?，可根?jù)像差的校正需要，使它起會(huì)聚或發(fā)散作用，半徑也可正可負(fù)，從而在像差校正方面得到很大的靈活性。同時(shí)，在需要改變膠合面二邊的折射率差以改變像差的性態(tài)、或微量控制某種高級(jí)像差，以及需要改變某透鏡所承擔(dān)的偏角等場(chǎng)合，都能通過調(diào)換玻璃而奏效。(10)合理的攔截光束和選定光闌位置?？讖胶鸵晥?chǎng)都比較大的光學(xué)系統(tǒng)，軸外的寬光束常表現(xiàn)出很大的球差和慧差，使y'~tgU'特性曲線上下很不對(duì)稱。原則上，應(yīng)首先立足于把像差盡可能校正好，在確定無法把寬光束部分