1、光學(xué)設(shè)計(jì)像差測(cè)量試驗(yàn)班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)：實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.掌握幾種像差產(chǎn)生的條件及其基本規(guī)律。2.觀察各種像差的計(jì)算機(jī)魔力效果圖。實(shí)驗(yàn)原理：光學(xué)系統(tǒng)所成實(shí)際像與理想像的差異稱為像差，只有在近軸區(qū)且以單色光所成像之像才是完善的（此時(shí)視場(chǎng)趨近于0，孔徑趨近于0）。但實(shí)際的光學(xué)系統(tǒng)均需對(duì)有一定大小的物體以一定的寬光束進(jìn)行成像，故此時(shí)的像已不具備理想成像的條件及特性，即像并不完善。可見，像差是由球面本身的特性所決定的，即使透鏡的折射率非常均勻，球面加工的非常完美，像差仍會(huì)存在。幾何像差主要有七種：球差、彗差、像散、場(chǎng)曲、畸變、位置色差及倍率色差。前五種為單色像差，后二種為色差。在傳統(tǒng)的像質(zhì)評(píng)價(jià)中，人們先

2、后提出了許多像質(zhì)評(píng)價(jià)的方法，其中用得最廣泛的有分辨率法、星點(diǎn)法和陰影法（刀口法）1.球差軸上點(diǎn)發(fā)出的同心光束經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后，不再是同心光束，不同入射高度的光線交光軸于不同位置，相對(duì)近軸像點(diǎn)（理想像點(diǎn)）有不同程度的偏離，這種偏離稱為軸向球差，簡(jiǎn)稱球差（）。如圖1-1所示。圖1-1 軸上點(diǎn)球差2慧差彗差是軸外像差之一，它體現(xiàn)的是軸外物點(diǎn)發(fā)出的寬光束經(jīng)系統(tǒng)成像后的失對(duì)稱情況，彗差既與孔徑相關(guān)又與視場(chǎng)相關(guān)。若系統(tǒng)存在較大彗差，則將導(dǎo)致軸外像點(diǎn)成為彗星狀的彌散斑，影響軸外像點(diǎn)的清晰程度。如圖1-2所示。圖1-2 慧差3.像散像散用偏離光軸較大的物點(diǎn)發(fā)出的鄰近主光線的細(xì)光束經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后，其子午焦線與弧矢焦線

3、間的軸向距離表示：式中，,分別表示子午焦線至理想像面的距離及弧矢焦線會(huì)得到不同形狀的物至理想像面的距離，如圖1-3所示。圖1-3 像散當(dāng)系統(tǒng)存在像散時(shí)，不同的像面位置會(huì)得到不同形狀的物點(diǎn)像。若光學(xué)系統(tǒng)對(duì)直線成像，由于像散的存在其成像質(zhì)量與直線的方向有關(guān)。例如，若直線在子午面內(nèi)其子午像是彌散的，而弧矢像是清晰的；若直線在弧矢面內(nèi)，其弧矢像是彌散的而子午像是清晰的；若直線既不在子午面內(nèi)也不在弧矢面內(nèi)，則其子午像和弧矢像均不清晰，故而影響軸外像點(diǎn)的成像清晰度。4.場(chǎng)曲使垂直光軸的物平面成曲面像的象差稱為場(chǎng)曲。如圖1-4所示。子午細(xì)光束的交點(diǎn)沿光軸方向到高斯像面的距離稱為細(xì)光束的子午場(chǎng)曲；弧矢細(xì)光束的交點(diǎn)沿光軸方向到高斯像面的距離稱為細(xì)光束的弧矢場(chǎng)曲。而且即使像散消失了（即子午像面與弧矢像面相重合），則場(chǎng)曲依舊存在（像面是彎曲的）。場(chǎng)曲是視場(chǎng)的函數(shù)，隨著視場(chǎng)的變化而變化。當(dāng)系統(tǒng)存在較大場(chǎng)曲時(shí)，就不能使一個(gè)較大平面同時(shí)成清晰像，若對(duì)邊緣調(diào)焦清晰了，則中心就模糊，反之亦然。圖1-4 場(chǎng)曲5.畸變畸變描述的是主光線像差，不同視場(chǎng)的主光線通過光學(xué)系統(tǒng)后與高斯像面的交點(diǎn)高度并不等于理想像高，其差別就是系統(tǒng)的畸變，如圖1-5所示。由畸變的