工程光學(xué)—光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述(已修改)
2025-01-03 17:04 本頁(yè)面
【正文】 盧春蓮哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院工程光學(xué) —— 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)球差的表示方法： ：孔徑光線的像距；：近軸（理想）像點(diǎn)的像距；符號(hào)規(guī)則：由理想像點(diǎn)計(jì)算到實(shí)際光線交點(diǎn)光學(xué)系統(tǒng)的幾何像差 —— 球差軸上像點(diǎn)的單色像差 球差： 不同口徑光線和光軸交點(diǎn)到理想像面的距離。垂軸球差（彌散斑的直徑）光學(xué)系統(tǒng)的幾何像差 —— 球差光學(xué)系統(tǒng)的幾何像差 —— 球差球差曲線：光學(xué)系統(tǒng)的幾何像差 —— 球差球差的影響因素 由球差的定義可知， 球差是孔徑角 u或孔徑高度 h的 函數(shù) 。考慮到：球差關(guān)于光軸有對(duì)稱性，球差的級(jí)數(shù)展開式中只能有偶次項(xiàng)；當(dāng)U=0或 h=0時(shí)，球差為 0所以球差的級(jí)數(shù)展開式中沒有常數(shù)項(xiàng)；球差是光軸上的物點(diǎn)對(duì)應(yīng)的像差，且與視場(chǎng)無(wú)關(guān)，所以球差的級(jí)數(shù)展開式為： 第一項(xiàng)為初級(jí)球差，第二項(xiàng)為二級(jí)球差，第三項(xiàng)為三級(jí)球差，二級(jí)以上的球差都統(tǒng)稱為高級(jí)球差。 A1（ a1）、 A2（ a2）、 A3（ a3） 分別稱為初級(jí)球差系數(shù)、二級(jí)球差系數(shù)和三級(jí)球差系數(shù)。 光學(xué)系統(tǒng)的幾何像差 —— 球差球差的影響因素 大部分光學(xué)系統(tǒng)二級(jí)以上的更高級(jí)球差很小，可忽略，其球差可近似用初級(jí)和二級(jí)球差之和表示： 其中， 初級(jí)球差與孔徑高度的平方成正比，二級(jí)球差與孔徑高度的四次方成正比。當(dāng)孔徑較大時(shí)，高級(jí)球差也隨之較大。 具有初級(jí)球差與二級(jí)球差時(shí)的特征 ：① 或 非常微小，為 近軸區(qū) ， 。② 或 很小，僅有初級(jí)球差，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)。③ 或 有一定大小，四次項(xiàng)不可忽略，即具有初級(jí)和二級(jí)像差，只要計(jì)算兩條光線的球差值，就可確定各項(xiàng)系數(shù)。光學(xué)系統(tǒng)的幾何像差 —— 球差球差的影響因素光學(xué)系統(tǒng)的幾何像差 —— 球差單個(gè)折射球面的球差和球差分布公式 推導(dǎo)可得，對(duì)光學(xué)系統(tǒng)中某 折射球面 有： 其中，第一項(xiàng)將物方球差以一個(gè) 放大倍率 傳遞到像面，表示物方球差對(duì)像空間的貢獻(xiàn)；第二項(xiàng)是該表面對(duì)最后球差的貢獻(xiàn)。其中折射球面的球差分布系數(shù)為： 光學(xué)系統(tǒng)的幾何像差 —— 球差單個(gè)折射球面的球差和球差分布公式 令 ，得到三個(gè) 無(wú)球差點(diǎn) ： 。 這一對(duì)不產(chǎn)生球差的共軛點(diǎn)在球面的同一邊，且都在球心之外，不是使實(shí)物成虛像，就是使虛物成實(shí)像。該對(duì)共軛點(diǎn)通常稱為不暈點(diǎn)或齊明點(diǎn)。利用齊明點(diǎn)的特性制作成齊明透鏡可以增大物鏡的孔徑角，這個(gè)經(jīng)驗(yàn)在顯微物鏡和照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)中廣泛采用。 一對(duì)齊明點(diǎn)： ， 此時(shí) 必為實(shí)物成虛像或虛物成實(shí)像。此時(shí)該面不產(chǎn)生球差，稱齊
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