第7章球差課件

第二部分像差理論1.2.3.像差:在光學(xué)系統(tǒng)中，實(shí)際像與理想像的偏差。用高斯公式、牛頓公式或近軸光線計(jì)算得到的像的位置和大小是理想的位置和大??；實(shí)際光線計(jì)算結(jié)果所得到的像的位置和大小相對于理想像的偏差，可作為像差的尺度。4.像差單色像差色差軸上點(diǎn)像差軸外點(diǎn)像差---球差彗差像散倍率色差場曲畸變位置色差5.§7-1球差第7章球差

6.軸向球差（）:-dL’一、球差的定義及其表示方法

軸上單色同心光束經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng),不同孔徑光線交光軸不同位置,結(jié)果在理想像面上形成了以高斯像點(diǎn)為中心的彌散斑,這種成像上的缺陷稱為球差.

(1)球差的定義(2)表示方法

-dT’垂軸球差（）:-UU’L’-Lnn’Ol’AA’球差的危害：彌散圓，消球差（只能對某孔徑帶）7.二、球差分類(1)球差的冪級數(shù)表示(2)分類球差是孔徑角U1或光線入射高度h1的函數(shù)。將其按級數(shù)展開，并且考慮到它的軸對稱性，有

其中第一項(xiàng)稱為初級球差，后面各項(xiàng)依次稱為二級球差、三級球差等。初級球差以外的各項(xiàng)統(tǒng)稱為高級球差。軸向球差垂軸球差8.討論：①h1或U1很小很小，為近軸區(qū)，②h1或U1

很小，僅有初級量，稱Seidel區(qū)，只需要計(jì)算一條邊光即可確定公式中的系數(shù)。③h1或U1

有一定大小，四次項(xiàng)不可忽略，得僅有初級和二級像差時(shí)的公式

hm是邊光入射高度。若對邊光校正球差，即時(shí)球差為零，得當(dāng)時(shí)取得極值.最大剩余球差為④h1

或U1

很大時(shí)，需要計(jì)算更多的光線，例如到三級.9.⑤球差曲線—兩種10.δLnn’OAAHLlA0GhuU§8-2單個(gè)折射球面的球差特征對光學(xué)系統(tǒng)中某折射面有：物方球差對像空間的貢獻(xiàn)

稱為表面的球差分布系數(shù)該表面對最后球差的貢獻(xiàn)11.由PA校對公式可得：結(jié)論：單個(gè)球面在三種情況下不產(chǎn)生球差：2、sinI-sinI’=0,即I=I’。表示物點(diǎn)和像點(diǎn)均位于球面的曲率中心，或者說，L=r1、L=0，此時(shí)L’=0，即物點(diǎn)和像點(diǎn)均位于球面頂點(diǎn)時(shí)，不產(chǎn)生球差。12.3、sinI’-sinU=0，即I’=U,因?yàn)楸貫閷?shí)物成虛像或虛物成實(shí)像。此時(shí)該面不產(chǎn)生球差，這一對共軛點(diǎn)稱為不暈點(diǎn)或齊明點(diǎn)。13.討論：折射球面產(chǎn)生球差正負(fù)的判斷及物距對球差的影響單個(gè)折射球面三個(gè)無球差點(diǎn)將物空間分為四個(gè)區(qū)間。反常區(qū)指球心到齊明點(diǎn)半反常區(qū)指頂點(diǎn)O到球心C14.r>0,n’>n（或r<0,n’<n)的面對光束起會聚作用，稱會聚面;r>0,n’<n(或r<0,n’>n)的面對光束起發(fā)散作用，稱發(fā)散面；會聚面產(chǎn)生負(fù)球差，發(fā)散面產(chǎn)生正球差，反常區(qū)和半反常區(qū)相反。15.例：物在無窮遠(yuǎn)，負(fù)球差物在透鏡前50mm，負(fù)球差16.物在頂點(diǎn)后5mm（半反常區(qū)），正球差物在頂點(diǎn)后20mm（反常區(qū)），正球差17.物在頂點(diǎn)后30mm，負(fù)球差物在頂點(diǎn)后很遠(yuǎn)，負(fù)球差18.§7-3初級球差一、Kerber球差分布公式對于整個(gè)系統(tǒng)中的每一面寫出公式并相加：當(dāng)物方無球差，即為實(shí)物點(diǎn)時(shí)，---球差分布式19.為光學(xué)系統(tǒng)的球差系數(shù)為每個(gè)面上的球差分布系數(shù)二、初級球差僅有初級球差的區(qū)域稱賽得區(qū)，在塞得（Seidel）區(qū)，角度很小，20.初級球差系數(shù)（第一塞得和數(shù)）每個(gè)面上的初級球差分布系數(shù)2、球差隨整體縮放線性變化，這對實(shí)際、高級球差與其它像差也正確。與展開式一致1結(jié)論21.作業(yè)：一雙膠合物鏡如圖所示，其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：通光口徑：物體在無窮遠(yuǎn)處，視場角為3度，入瞳位于雙膠合第一面，入瞳半徑為10mm22.第一近軸光線第二近軸光線軸上點(diǎn)邊緣光線視場邊緣點(diǎn)主光線23.第一近軸光線24.第二近軸光線25.軸上點(diǎn)邊緣光線軸上點(diǎn)邊緣光線球差26.球差分布系數(shù)S-的計(jì)算第一面第二面第三面和0.009324-0.0353470.0261330.0001127.視場邊緣點(diǎn)主光線28.沿軸外點(diǎn)主光線的細(xì)光束29.單個(gè)薄透鏡，初級球差可寫成：一、薄透鏡，當(dāng)薄透鏡光焦度一定。初級球差可寫成：§7-4薄透鏡和薄透鏡系統(tǒng)的初級球差30.或31.當(dāng)光焦度、物距一定時(shí)，初級球差隨透鏡形狀按拋物線變化。---整體彎曲球差為極值的位置滿足：---最佳形狀透鏡保持光焦度不變而改變透鏡形狀的做法32.當(dāng)物體位于無窮遠(yuǎn)時(shí)，正透鏡恒產(chǎn)生負(fù)球差，負(fù)透鏡恒產(chǎn)生正球差單個(gè)薄透鏡不可能消球差當(dāng)對無窮遠(yuǎn)物體成像時(shí)，平凸透鏡為最佳。33.二、薄透鏡系統(tǒng)的初級球差---初級球差按透鏡分布的表達(dá)式1.雙膠合透鏡，當(dāng)二透鏡光焦度根據(jù)色差分配一定，只有一個(gè)自由變量ρ2，仍得拋物線關(guān)系，能否校正球差要看玻璃對挑選是否合適。34.2.微小間隔的雙分離透鏡，當(dāng)光焦度一定時(shí)，還有二個(gè)自由變量，除校正球差外還可校正另一種像差。35.§7-5平行平板的球差1.平行平板的球差由U，得軸向位移由u,得軸向位移平行平板的球差：36.2.平行平板的初級球差①平行平板恒產(chǎn)生正球差（n>1)，只能以產(chǎn)生負(fù)球差的系統(tǒng)補(bǔ)償之。當(dāng)且僅當(dāng)u1=0時(shí)，δLp’=0②平板厚則球差大。③平板雖薄但孔徑大，球差也大。37.假設(shè)某一面的物方已有像差。分別