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1、光学测试技术光学测试技术第1页，本讲稿共18页几何像差几何像差1 用光线表示的像差用光线表示的像差几何像差几何像差1.1 1.1 像差种类像差种类像差种类像差种类1.2 1.2 各种像差简介各种像差简介各种像差简介各种像差简介第2页，本讲稿共18页像差：实际光线产生的像相对于理想像的偏离单色像差：球差、彗差、像散、场曲、畸单色像差：球差、彗差、像散、场曲、畸变变色差：位置色差、倍率色差色差：位置色差、倍率色差第3页，本讲稿共18页球差球差（spherial aberrationspherial aberration）：）：）：）：Definite:the variation of Defini
2、te:the variation of focus with aperture.focus with aperture.球差是轴上点的单色相差，是由于透镜的球形表面造成的。球差造成的结果是，一个点成像后，不再是个亮点，而是一个中间亮边缘逐渐模糊的亮斑，从而影响成像质量 特点：1 1在轴上产生(轴上像差）2 2旋转对称像差第4页，本讲稿共18页第5页，本讲稿共18页子午面与弧矢面子午面与弧矢面入瞳入瞳入瞳入瞳主光线主光线轴上点：子午面与弧矢面光线分布一样轴上点：子午面与弧矢面光线分布一样轴上点：子午面与弧矢面光线分布一样轴上点：子午面与弧矢面光线分布一样轴外点：弧矢光线对称于子午面，子午面内光线
3、光束的对称轴外点：弧矢光线对称于子午面，子午面内光线光束的对称轴外点：弧矢光线对称于子午面，子午面内光线光束的对称轴外点：弧矢光线对称于子午面，子午面内光线光束的对称性被破坏性被破坏性被破坏性被破坏。第6页，本讲稿共18页慧差慧差光轴外的某一物点向镜头发出一束平行光线，经光学系统后，在像平面上会形成不对称的弥散光斑，这种弥散光斑的形状呈彗星形，即由中心到边缘拖着一个由细到粗的尾巴，其首端明亮、清晰，尾端宽大、暗淡、模糊。这种轴外光束引起的像差称为彗差。第7页，本讲稿共18页彗差彗差第8页，本讲稿共18页慧差慧差(coma):子午像差：子午像差：弧失像差：弧失像差：第9页，本讲稿共18页场曲场曲
4、场曲又称“像场弯曲”。当透镜存在场曲时，整个光束的交点不与理想像点重合，虽然在每个特定点都能得到清晰的像点，但整个像平面则是一个曲面。在一个平坦的影象平面上,影像的清晰度从中央向外发生变化,聚焦形成弧型,就叫场曲.第10页，本讲稿共18页场曲场曲:第11页，本讲稿共18页像散：像散：子午与弧失在焦平面的焦点不同从而失去对称子午与弧失在焦平面的焦点不同从而失去对称子午与弧失在焦平面的焦点不同从而失去对称子午与弧失在焦平面的焦点不同从而失去对称性性性性主光线主光线主光线主光线第12页，本讲稿共18页Zemax中的像散第13页，本讲稿共18页畸变畸变原因：垂轴放大率与视场有关，并非常数。原因：垂轴放
5、大率与视场有关，并非常数。原因：垂轴放大率与视场有关，并非常数。原因：垂轴放大率与视场有关，并非常数。a a枕形畸变枕形畸变枕形畸变枕形畸变 b b桶形畸变桶形畸变桶形畸变桶形畸变第14页，本讲稿共18页畸变产生原因畸变产生原因畸变由主光线的球差产生，畸变由主光线的球差产生，畸变由主光线的球差产生，畸变由主光线的球差产生，z z为轴上点，其近轴像点为轴上点，其近轴像点为轴上点，其近轴像点为轴上点，其近轴像点位于位于位于位于zz，实际像点位于，实际像点位于，实际像点位于，实际像点位于z”z”。第15页，本讲稿共18页色差：色差：同一孔径位置上在光轴上的像差。同一孔径位置上在光轴上的像差。同一孔径
6、位置上在光轴上的像差。同一孔径位置上在光轴上的像差。第16页，本讲稿共18页倍率色差：倍率色差：同一介质对不同的色光有不同的折射率，故对轴外物点，同一介质对不同的色光有不同的折射率，故对轴外物点，同一介质对不同的色光有不同的折射率，故对轴外物点，同一介质对不同的色光有不同的折射率，故对轴外物点，不同色光的垂直放大率也不相等，这种差异就是倍率色差。不同色光的垂直放大率也不相等，这种差异就是倍率色差。不同色光的垂直放大率也不相等，这种差异就是倍率色差。不同色光的垂直放大率也不相等，这种差异就是倍率色差。第17页，本讲稿共18页小结小结 几几几几何何何何像像像像差差差差单色像差：球差、彗差、像散、场曲、畸变单色像差：球差、彗差、像散、场曲、畸变单色像差：球差、彗差、像散、场曲、畸变单色像差：球差、彗差、像散、场曲、畸变色差：位置色差、倍率色差色差：位置色差、倍率色差色差：位置色差、倍率色差色差：位置色差、倍率色差第18页，本讲稿共18页