1、第六章第六章 像差與像質(zhì)評(píng)價(jià)像差與像質(zhì)評(píng)價(jià)本文來(lái)自一生范文網(wǎng)http:/，更多優(yōu)秀范文模板請(qǐng)?jiān)L問(wèn)http:/6-1像差的定義與特點(diǎn)像差的定義與特點(diǎn)像差：像差：實(shí)際像與理想像之間的差異實(shí)際像與理想像之間的差異像差產(chǎn)生的原因：像差產(chǎn)生的原因：實(shí)際系統(tǒng)成像均具有一定的實(shí)際系統(tǒng)成像均具有一定的孔經(jīng)和視場(chǎng)，孔經(jīng)和視場(chǎng)，且材料的特性或折射（或反射）表面的幾何形且材料的特性或折射（或反射）表面的幾何形狀引起實(shí)際像與理想像的偏差。狀引起實(shí)際像與理想像的偏差。像差的大小反映了光學(xué)系統(tǒng)質(zhì)量的優(yōu)劣像差的大小反映了光學(xué)系統(tǒng)質(zhì)量的優(yōu)劣幾何像差主要有七種：球差球差彗差彗差( (正弦差正弦差) )像散像散場(chǎng)曲場(chǎng)曲畸變畸變軸

2、向像差軸向像差(位置色差位置色差)垂軸像差垂軸像差(倍率色差倍率色差)1、軸上點(diǎn)（球差）：A-Umax-UhmaxhALLylA 球差是軸上點(diǎn)唯一的單色像差球差是軸上點(diǎn)唯一的單色像差 球差是球差是軸上點(diǎn)軸上點(diǎn)唯一唯一的單色像差的單色像差可在沿軸方向和垂軸方向來(lái)度量分別稱(chēng)為可在沿軸方向和垂軸方向來(lái)度量分別稱(chēng)為軸向球軸向球差差和和垂軸球差垂軸球差。軸向球差又稱(chēng)為軸向球差又稱(chēng)為縱向球差縱向球差它是沿光軸方向度量的球差，用符號(hào)它是沿光軸方向度量的球差，用符號(hào)LL 表示表示垂軸球差垂軸球差是過(guò)近軸光線(xiàn)像點(diǎn)是過(guò)近軸光線(xiàn)像點(diǎn)A的垂軸平面內(nèi)度的垂軸平面內(nèi)度量的球差。用符號(hào)量的球差。用符號(hào)T 表示表示它表示由軸

3、向球差引起的它表示由軸向球差引起的彌散圓的半徑彌散圓的半徑T= L tanU對(duì)于單透鏡來(lái)說(shuō)，對(duì)于單透鏡來(lái)說(shuō)，U越大則球差值越大越大則球差值越大單透鏡自身不能校正球差單透鏡自身不能校正球差入瞳入瞳像面像面a bZYaYZYb單正透鏡會(huì)產(chǎn)生單正透鏡會(huì)產(chǎn)生負(fù)值負(fù)值球差，也被稱(chēng)為球差，也被稱(chēng)為球差校正不足球差校正不足或或欠校正欠校正單負(fù)透鏡會(huì)產(chǎn)生單負(fù)透鏡會(huì)產(chǎn)生正值正值球差，也被稱(chēng)為球差，也被稱(chēng)為球差校正球差校正過(guò)頭過(guò)頭或或過(guò)校正過(guò)校正如果將正負(fù)透鏡組合起來(lái)，能否使球差得到校正？如果將正負(fù)透鏡組合起來(lái)，能否使球差得到校正？這種組合光組被稱(chēng)為這種組合光組被稱(chēng)為消球差光組消球差光組大孔徑產(chǎn)生的球差加發(fā)散透鏡

4、消除球差本文來(lái)自一生范文網(wǎng)http:/，更多優(yōu)秀范文模板請(qǐng)?jiān)L問(wèn)http:/2、彗差了解成像光束光線(xiàn)的全貌：了解成像光束光線(xiàn)的全貌：子午平面和弧矢平面子午平面和弧矢平面由軸外物點(diǎn)和光軸所確定的平面稱(chēng)為由軸外物點(diǎn)和光軸所確定的平面稱(chēng)為子午平面子午平面子午平面內(nèi)的光束稱(chēng)子午平面內(nèi)的光束稱(chēng)子午光束子午光束過(guò)過(guò)主光線(xiàn)主光線(xiàn)且與子午平面垂直的平面稱(chēng)為且與子午平面垂直的平面稱(chēng)為弧矢平面弧矢平面弧矢平面內(nèi)的光束稱(chēng)弧矢平面內(nèi)的光束稱(chēng)弧矢光束弧矢光束 彗差彗差是軸外物點(diǎn)發(fā)出寬光束通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)后，并不會(huì)聚一是軸外物點(diǎn)發(fā)出寬光束通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)后，并不會(huì)聚一點(diǎn)，相對(duì)于點(diǎn)，相對(duì)于主光線(xiàn)主光線(xiàn)而是呈彗星狀圖形的一種而是呈彗星

5、狀圖形的一種失對(duì)稱(chēng)失對(duì)稱(chēng)的像差的像差彗差通常用彗差通常用子午面上子午面上和和弧矢面上弧矢面上對(duì)稱(chēng)于主光對(duì)稱(chēng)于主光線(xiàn)的各對(duì)光線(xiàn)，經(jīng)系統(tǒng)后的交點(diǎn)相對(duì)于主光線(xiàn)線(xiàn)的各對(duì)光線(xiàn)，經(jīng)系統(tǒng)后的交點(diǎn)相對(duì)于主光線(xiàn)的偏離來(lái)度量，分別稱(chēng)為的偏離來(lái)度量，分別稱(chēng)為子午彗差子午彗差和和弧矢彗差弧矢彗差子午彗差指對(duì)子午光線(xiàn)度量的彗差子午彗差指對(duì)子午光線(xiàn)度量的彗差子午光線(xiàn)對(duì)交點(diǎn)離開(kāi)主光線(xiàn)的垂直距離子午光線(xiàn)對(duì)交點(diǎn)離開(kāi)主光線(xiàn)的垂直距離KT用用來(lái)表示此光線(xiàn)對(duì)交點(diǎn)偏離主光線(xiàn)的程度來(lái)表示此光線(xiàn)對(duì)交點(diǎn)偏離主光線(xiàn)的程度弧矢彗差指對(duì)弧矢光線(xiàn)度量的彗差弧矢彗差指對(duì)弧矢光線(xiàn)度量的彗差弧矢光線(xiàn)對(duì)交點(diǎn)離開(kāi)主光線(xiàn)的垂直距離弧矢光線(xiàn)對(duì)交點(diǎn)離開(kāi)主光線(xiàn)的垂直

6、距離Ks用來(lái)用來(lái)表示此光線(xiàn)對(duì)交點(diǎn)偏離主光線(xiàn)的程度表示此光線(xiàn)對(duì)交點(diǎn)偏離主光線(xiàn)的程度入瞳入瞳像面像面KT折射后的成像光束與主光束折射后的成像光束與主光束OBY失去失去了對(duì)稱(chēng)性了對(duì)稱(chēng)性ABECODFAyBy在折射前主光線(xiàn)是光束的軸線(xiàn)，在折射前主光線(xiàn)是光束的軸線(xiàn)，折射后主光線(xiàn)就不再是光束軸線(xiàn)折射后主光線(xiàn)就不再是光束軸線(xiàn)不同孔徑的光線(xiàn)在像平面上形不同孔徑的光線(xiàn)在像平面上形成半徑不同的相互錯(cuò)開(kāi)的圓斑成半徑不同的相互錯(cuò)開(kāi)的圓斑距離主光線(xiàn)向點(diǎn)越遠(yuǎn)，形成的圓斑直距離主光線(xiàn)向點(diǎn)越遠(yuǎn)，形成的圓斑直徑越大徑越大ABECODFAyBy這些圓斑相互疊加的結(jié)果就形成這些圓斑相互疊加的結(jié)果就形成了帶有彗星形狀的光斑了帶有彗星

7、形狀的光斑光斑的頭部（尖端）較亮，至光斑的頭部（尖端）較亮，至尾部亮度逐漸減弱，稱(chēng)為尾部亮度逐漸減弱，稱(chēng)為彗星彗星像差像差，簡(jiǎn)稱(chēng)，簡(jiǎn)稱(chēng)彗差彗差彗差的形狀有兩種：彗差的形狀有兩種：彗星像斑的尖端指向視場(chǎng)中心的稱(chēng)為彗星像斑的尖端指向視場(chǎng)中心的稱(chēng)為正彗差正彗差彗星像斑的尖端指向視場(chǎng)邊緣的稱(chēng)為彗星像斑的尖端指向視場(chǎng)邊緣的稱(chēng)為負(fù)彗差負(fù)彗差彗差對(duì)成像的影響：彗差對(duì)成像的影響：像的清晰度，使成像的質(zhì)量降低像的清晰度，使成像的質(zhì)量降低彗差對(duì)于大孔徑系統(tǒng)和望遠(yuǎn)系統(tǒng)影響較大彗差對(duì)于大孔徑系統(tǒng)和望遠(yuǎn)系統(tǒng)影響較大彗差的大小與光束寬度、物體的大小、光闌位彗差的大小與光束寬度、物體的大小、光闌位置、光組內(nèi)部結(jié)構(gòu)（折射率、

8、曲率、孔徑）有關(guān)置、光組內(nèi)部結(jié)構(gòu)（折射率、曲率、孔徑）有關(guān)正弦差等于彗差與像高的比值，用符號(hào)正弦差等于彗差與像高的比值，用符號(hào)SC表示表示 y/ KslimSCy3、像散、像散軸外點(diǎn)細(xì)光束成像軸外點(diǎn)細(xì)光束成像，將會(huì)產(chǎn)生像散和場(chǎng)曲，將會(huì)產(chǎn)生像散和場(chǎng)曲它們是互相關(guān)聯(lián)的像差它們是互相關(guān)聯(lián)的像差軸外物點(diǎn)用光束成像時(shí)形成兩條相互垂直且相軸外物點(diǎn)用光束成像時(shí)形成兩條相互垂直且相隔一定距離的短線(xiàn)像的一種非對(duì)稱(chēng)性像差被稱(chēng)隔一定距離的短線(xiàn)像的一種非對(duì)稱(chēng)性像差被稱(chēng)為為像散像散tsts這兩條短線(xiàn)不相交但相互垂直且隔一定距離這兩條短線(xiàn)不相交但相互垂直且隔一定距離兩條短線(xiàn)間沿光軸方向的距離即表示像散的大小兩條短線(xiàn)間沿光

9、軸方向的距離即表示像散的大小如果軸外物點(diǎn)是如果軸外物點(diǎn)是“十十”字形圖案字形圖案Bl lXstts當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)的子午像點(diǎn)比弧矢像點(diǎn)當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)的子午像點(diǎn)比弧矢像點(diǎn)更遠(yuǎn)離更遠(yuǎn)離高斯像面，即高斯像面，即ltls，像散像散Xts為為負(fù)值負(fù)值，反之，像散為正值，反之，像散為正值像散是像散是物點(diǎn)遠(yuǎn)離光軸物點(diǎn)遠(yuǎn)離光軸時(shí)的像差，且隨視場(chǎng)的增時(shí)的像差，且隨視場(chǎng)的增大而迅速增大大而迅速增大4、場(chǎng)曲、場(chǎng)曲場(chǎng)曲是場(chǎng)曲是像場(chǎng)彎曲像場(chǎng)彎曲的簡(jiǎn)稱(chēng)。的簡(jiǎn)稱(chēng)。場(chǎng)曲是物平面形成場(chǎng)曲是物平面形成曲面像曲面像的一種像差的一種像差若光學(xué)系統(tǒng)存在像散，則實(shí)際像面還受像散的影響而若光學(xué)系統(tǒng)存在像散，則實(shí)際像面還受像散的影響而形成形成子午像面

10、子午像面和和弧矢像面弧矢像面場(chǎng)曲需要以場(chǎng)曲需要以子午場(chǎng)曲子午場(chǎng)曲和和弧矢場(chǎng)曲弧矢場(chǎng)曲來(lái)表征來(lái)表征（1）子午場(chǎng)曲）子午場(chǎng)曲用用細(xì)光束細(xì)光束子午場(chǎng)曲和子午場(chǎng)曲和寬光束寬光束子午場(chǎng)曲子午場(chǎng)曲來(lái)度量來(lái)度量本文來(lái)自一生范文網(wǎng)http:/，更多優(yōu)秀范文模板請(qǐng)?jiān)L問(wèn)http:/主光線(xiàn)主光線(xiàn) Z理想像平面理想像平面tlt-xtl子午子午細(xì)光束細(xì)光束焦點(diǎn)相對(duì)于理想像面的偏離稱(chēng)為焦點(diǎn)相對(duì)于理想像面的偏離稱(chēng)為細(xì)光束細(xì)光束子午場(chǎng)曲，用符號(hào)子午場(chǎng)曲，用符號(hào)xt表示表示 l lxtt子午子午寬光束寬光束焦點(diǎn)相對(duì)于理想像面的偏離稱(chēng)為焦點(diǎn)相對(duì)于理想像面的偏離稱(chēng)為寬光束寬光束子午場(chǎng)曲，用符號(hào)子午場(chǎng)曲，用符號(hào)XT表示表示 lLXT

11、T細(xì)細(xì)光束子午場(chǎng)曲與光束子午場(chǎng)曲與寬寬光束子午場(chǎng)曲光束子午場(chǎng)曲之差之差為為軸外點(diǎn)軸外點(diǎn)子午球差子午球差（2）弧矢場(chǎng)曲）弧矢場(chǎng)曲用用細(xì)光束細(xì)光束弧矢場(chǎng)曲和弧矢場(chǎng)曲和寬光束寬光束弧矢場(chǎng)曲弧矢場(chǎng)曲來(lái)度量來(lái)度量主光線(xiàn)主光線(xiàn) Z理想像平面理想像平面tslt-xtls-xsl弧矢弧矢細(xì)光束細(xì)光束焦點(diǎn)相對(duì)于理想像面的偏離稱(chēng)為焦點(diǎn)相對(duì)于理想像面的偏離稱(chēng)為細(xì)光束細(xì)光束弧矢場(chǎng)曲，用符號(hào)弧矢場(chǎng)曲，用符號(hào)xs表示表示 llxss弧矢弧矢寬光束寬光束焦點(diǎn)相對(duì)于理想像面的偏離稱(chēng)為焦點(diǎn)相對(duì)于理想像面的偏離稱(chēng)為寬光束寬光束弧矢場(chǎng)曲，用符號(hào)弧矢場(chǎng)曲，用符號(hào)XS表示表示 lLXSS當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)不存在像散（即子午像與弧矢像重當(dāng)光學(xué)系

12、統(tǒng)不存在像散（即子午像與弧矢像重合）時(shí)，垂直于光軸的一個(gè)物平面經(jīng)實(shí)際光學(xué)合）時(shí)，垂直于光軸的一個(gè)物平面經(jīng)實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)后所得到的像面也不一定于理想像面重合系統(tǒng)后所得到的像面也不一定于理想像面重合細(xì)細(xì)光束弧矢場(chǎng)曲與光束弧矢場(chǎng)曲與寬寬光束弧矢場(chǎng)曲光束弧矢場(chǎng)曲之差之差為為軸外點(diǎn)軸外點(diǎn)弧矢球差弧矢球差光學(xué)系統(tǒng)存在場(chǎng)曲時(shí)，不能使一個(gè)較大的平面物體上的各點(diǎn)同光學(xué)系統(tǒng)存在場(chǎng)曲時(shí)，不能使一個(gè)較大的平面物體上的各點(diǎn)同時(shí)在同一像面上成清晰像時(shí)在同一像面上成清晰像若按視場(chǎng)中心調(diào)焦，中心清晰，邊緣則模糊若按視場(chǎng)中心調(diào)焦，中心清晰，邊緣則模糊若按視場(chǎng)邊緣調(diào)焦，邊緣清晰，中心則模糊若按視場(chǎng)邊緣調(diào)焦，邊緣清晰，中心則模糊畸變

13、的存在使軸外直線(xiàn)成為曲線(xiàn)像畸變的存在使軸外直線(xiàn)成為曲線(xiàn)像視場(chǎng)的畸變用符號(hào)視場(chǎng)的畸變用符號(hào)q表示表示%q100理想放大率實(shí)際放大率% y yyqz100稱(chēng)為稱(chēng)為相對(duì)畸變相對(duì)畸變% y yyqz100 yyyzz有些場(chǎng)合，如果畸變的數(shù)值很小，是可以允許的有些場(chǎng)合，如果畸變的數(shù)值很小，是可以允許的但有些場(chǎng)合，畸變是非常有害的但有些場(chǎng)合，畸變是非常有害的單個(gè)薄透鏡或薄透鏡組的主面與孔徑光闌單個(gè)薄透鏡或薄透鏡組的主面與孔徑光闌重合時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生畸變重合時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生畸變因?yàn)橹鞴饩€(xiàn)通過(guò)透鏡的主點(diǎn)并沿理想因?yàn)橹鞴饩€(xiàn)通過(guò)透鏡的主點(diǎn)并沿理想方向出射的原因方向出射的原因討論：討論：細(xì)光束成像能否獲得白光的清晰像？細(xì)光

14、束成像能否獲得白光的清晰像？6、色差、色差色差分為：色差分為：位置色差位置色差和和倍率色差倍率色差白光是由各種不同波長(zhǎng)的單色光所組成的白光是由各種不同波長(zhǎng)的單色光所組成的本文來(lái)自一生范文網(wǎng)http:/，更多優(yōu)秀范文模板請(qǐng)?jiān)L問(wèn)http:/由薄透鏡的焦距公式可知，同一薄透鏡對(duì)不同色光有不由薄透鏡的焦距公式可知，同一薄透鏡對(duì)不同色光有不同的焦距同的焦距12211rrnrr fCFFC l l l稱(chēng)為色差校正不足稱(chēng)為色差校正不足0FC l0FC l稱(chēng)為色差校正過(guò)渡稱(chēng)為色差校正過(guò)渡若若AF和和AC重合，則重合，則0FC l稱(chēng)為光學(xué)系統(tǒng)對(duì)稱(chēng)為光學(xué)系統(tǒng)對(duì)F光（蘭）和光（蘭）和C光（紅）光（紅）消色差消色差位置色差不同于球差，它在近軸區(qū)就產(chǎn)生位置色差不同于球差，它在近軸區(qū)就產(chǎn)生細(xì)光束成像也不能獲得白光的清晰像細(xì)光束成像也不能獲得白光的清晰像位置色差的性質(zhì)類(lèi)似于球差位置色差的性質(zhì)類(lèi)似于球差光學(xué)系統(tǒng)只能對(duì)光學(xué)系統(tǒng)只能對(duì)一個(gè)孔徑一個(gè)孔徑的光線(xiàn)進(jìn)行的光線(xiàn)進(jìn)行校正色差校正色差0707070C.F.FC. l l l隨著隨著接收器接收器的不同，應(yīng)取接近的不同，應(yīng)取接近接收器接收器有有效波段邊緣的波長(zhǎng)進(jìn)行校色差效波段邊緣的波長(zhǎng)進(jìn)行校色差（2）倍率色差（垂軸色差）倍率色差（垂軸色差）