光学系统的像差基础
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(2) 估计
4、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;
(2) i=i',即物体位于折射球面的曲率中心(l=r);
(3) i=u'或u=i',即 l=(n+n')r/n,这时l'=(n+n')r/n'; 这一对共轭点称为不晕点或齐明点.
(1)、成像光线分析－沿主光线细光束的成像
§9.2 光学系统的像差基础
一、像差的一般概念(aberration) 二、球差(Spherical aberration) 三、场曲和像散(Curvature & astigmatism)
1、轴外物点沿主光线的细光束成像
(1) 成像光线分析 (2) 子午像点 (3) 弧矢像点
四、畸变(Distortion) 五、彗差(Coma) 六、色差 (chromatic aberration)
六、色差－光学系统的像差基础
1、轴向色差(位置色差)
光轴上同一个物点发出的 光波频率不同的同心光束，A 不同频率光波将会聚在光 轴上不同位置。
光 学 系 统
2、垂轴色差(倍率色差)
轴外同一个物点发出的光 波频率不同的同心光束， 不同频率光波将会聚在像 平面不同位置。
A
光 学 系 统
Kh1的光路的球差称为边光球差
2、球差分类－球差
(1) 球差的幂级数表示 d L ' A1 h 2 A 2 h 4 A 3 h 6 (2) 分类 2 4 6 dL ' A1 h [初级球差 ] A 2 h A 3 h [高级球差 ]
3、球差的校正和估计
(1) 校正
入瞳D P O1 A
As' s'
n' n n' cos I '-n cos I - s' s r
2、场曲和像散
入瞳D
At' A ' s
O1
A
1、场曲 子午场曲 弧氏场曲
x t ' l t '-l '
-lp
AБайду номын сангаас'
l’ l s’ l t’
As'
x s ' l s '-l '
2、像散
-xs' -xt'
x' xt '- xs ' lt '-ls '
四、畸变－光学系统的像差基础
1、一般描述
入瞳D 出瞳D' y0 '
y'
轴外物点的主光线 和高斯像面的交点 高度与其高斯像高 的差别，即为畸变。
-y
A
2、表示
dy' y'- y0 ' 相对畸变 q' ( y'- y0 ' ) / y0 ' , q' ( - 0 ) /
正畸变 (枕形畸变) 负畸变 (桶形畸变)
1、子午彗差－彗差
• 描述
入瞳D -Kt O1 A yb'
yc' ya'
• 表示
K t ' ( y' b y' c ) / 2 - y' a
2、弧矢彗差－彗差
• 描述
入瞳D -Ks O1 A ya' y ' d
• 表示
K s ' y 'd - y 'a
二、球差－光学系统的像差基础
1、球差及其表示 2、球差分类 3、球差的校正和估计 4、折射球面不产生球差的条件
1、球差及其表示－球差
(1) 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. n n' (2) 表示 轴向球差: A' U' -U dL' L'-l ' O A -dT ' L' 横向球差: -dL' -L l' dT ' dL' tan U '
入 瞳 D O1 A
b
d a e
d A
b a
c e
c
a b c d e
－主光线 －上光线 －下光线 －前光线 －后光线
(2)、子午像点及其计算
入瞳D P O1 A
At' A ' s
t'
n' cos I ' n cos I n' cos I '-n cos I t' t r
2 2
(3)、弧矢像点及其计算
1、子午彗差 2、弧矢彗差
2、场曲和像散
一、像差的一般概念－光学系统的像差基础
1、像差 在光学系统中，实际像与理想像的偏差。 2、像差分析方法 几何像差法 ：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 分析像差的方法。 波像差法： 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 像差的方法。 3、像差的分类： 单色像差 (球差、彗差、场曲、像散和畸变 ) 像差 复色像差[色差] (轴向色差和垂轴色差 )
4、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;
(2) i=i',即物体位于折射球面的曲率中心(l=r);
(3) i=u'或u=i',即 l=(n+n')r/n,这时l'=(n+n')r/n'; 这一对共轭点称为不晕点或齐明点.
(1)、成像光线分析－沿主光线细光束的成像
§9.2 光学系统的像差基础
一、像差的一般概念(aberration) 二、球差(Spherical aberration) 三、场曲和像散(Curvature & astigmatism)
1、轴外物点沿主光线的细光束成像
(1) 成像光线分析 (2) 子午像点 (3) 弧矢像点
四、畸变(Distortion) 五、彗差(Coma) 六、色差 (chromatic aberration)
六、色差－光学系统的像差基础
1、轴向色差(位置色差)
光轴上同一个物点发出的 光波频率不同的同心光束，A 不同频率光波将会聚在光 轴上不同位置。
光 学 系 统
2、垂轴色差(倍率色差)
轴外同一个物点发出的光 波频率不同的同心光束， 不同频率光波将会聚在像 平面不同位置。
A
光 学 系 统
Kh1的光路的球差称为边光球差
2、球差分类－球差
(1) 球差的幂级数表示 d L ' A1 h 2 A 2 h 4 A 3 h 6 (2) 分类 2 4 6 dL ' A1 h [初级球差 ] A 2 h A 3 h [高级球差 ]
3、球差的校正和估计
(1) 校正
入瞳D P O1 A
As' s'
n' n n' cos I '-n cos I - s' s r
2、场曲和像散
入瞳D
At' A ' s
O1
A
1、场曲 子午场曲 弧氏场曲
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l’ l s’ l t’
As'
x s ' l s '-l '
2、像散
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x' xt '- xs ' lt '-ls '
四、畸变－光学系统的像差基础
1、一般描述
入瞳D 出瞳D' y0 '
y'
轴外物点的主光线 和高斯像面的交点 高度与其高斯像高 的差别，即为畸变。
-y
A
2、表示
dy' y'- y0 ' 相对畸变 q' ( y'- y0 ' ) / y0 ' , q' ( - 0 ) /
正畸变 (枕形畸变) 负畸变 (桶形畸变)
1、子午彗差－彗差
• 描述
入瞳D -Kt O1 A yb'
yc' ya'
• 表示
K t ' ( y' b y' c ) / 2 - y' a
2、弧矢彗差－彗差
• 描述
入瞳D -Ks O1 A ya' y ' d
• 表示
K s ' y 'd - y 'a
二、球差－光学系统的像差基础
1、球差及其表示 2、球差分类 3、球差的校正和估计 4、折射球面不产生球差的条件
1、球差及其表示－球差
(1) 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. n n' (2) 表示 轴向球差: A' U' -U dL' L'-l ' O A -dT ' L' 横向球差: -dL' -L l' dT ' dL' tan U '
入 瞳 D O1 A
b
d a e
d A
b a
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a b c d e
－主光线 －上光线 －下光线 －前光线 －后光线
(2)、子午像点及其计算
入瞳D P O1 A
At' A ' s
t'
n' cos I ' n cos I n' cos I '-n cos I t' t r
2 2
(3)、弧矢像点及其计算
1、子午彗差 2、弧矢彗差
2、场曲和像散
一、像差的一般概念－光学系统的像差基础
1、像差 在光学系统中，实际像与理想像的偏差。 2、像差分析方法 几何像差法 ：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 分析像差的方法。 波像差法： 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 像差的方法。 3、像差的分类： 单色像差 (球差、彗差、场曲、像散和畸变 ) 像差 复色像差[色差] (轴向色差和垂轴色差 )