薄透镜系统的初级像差方程组新方案名师优质课赛课一等奖市公开课获奖课件

第二章薄透镜系统初级像差理论2.1概述2.2薄透镜系统初级像差方程组2.3薄透镜组像差普遍性质2.4像差特征参数P，W，C规化2.5单透镜、、和结构参数关系2.6双胶合透镜组结构参数求解2.7平行玻璃板初级像差公式2.8光学系统消场曲条件——petzval条件

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第1页1.初级像差和y、h关系：(2)初级彗差

(3)初级子午场曲(细光束场曲)

(4)初级弧矢场曲

(5)初级畸变

(6)初级轴向色差

(7)初级垂轴色差

2.1概述(1)初级球差（跟材料色散系数相关，与y、h无关）Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第2页2.薄透镜概念假如一个透镜组厚度和它焦距比较能够忽略，这么透镜组称为薄透镜组。由若干个薄透镜组组成系统，称为薄透镜系统（透镜组之间间隔能够是任意）。

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第3页2.2薄透镜系统初级像差方程组AByy’B’A’孔径光阑O已知：，，，，，第一辅助光线：，第二辅助光线：，外部参数（与详细结构参数（r,d,n）无关）

第二辅助光线第一辅助光线Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第4页薄透镜系统初级像差方程组(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)对薄透镜组求和Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第5页其中参数：

对单透镜求和对单透镜求和对透镜组中每个折射面求和Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第6页薄透镜系统初级像差方程组(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第7页(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第8页像差方程组用途：能够得到薄透镜组像差性质。2.已知像差数值，反求结构参数。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第9页2.3薄透镜组像差普遍性质2.3.1薄透镜组单色像差性质1．一个薄透镜组只能校正

种初级单色像差

两Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第10页2．光阑位置对像差影响与无关，所以光阑位置对球差没有影响。(1)球差(2)彗差彗差与光阑位置相关。但球差为零时，彗差即与光瞳位置无关。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第11页(3)像散像散与光阑位置相关，但球差、彗差都为零时，像散与光瞳位置无关。(4)光阑和薄透镜组重合时

像散与透镜组结构无关，无法校正。(5)光阑和薄透镜组重合时畸变为零。

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第12页(6)薄弱透镜petzval场曲

对薄弱透镜组来说，与结构无关。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第13页2.3.2薄透镜组色差性质1．一个薄透镜组消除了轴向色差必定同时消除垂轴色差。2．薄透镜组必须采取不一样材料玻璃组合消色差。

3．消色差条件与物体位置无关。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第14页2.4像差特征参数P，W，C规化

任意物距任意入射高任意焦距保持透镜组几何形状相同11什么是规化？Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第15页AA’FF’hEvaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第16页(1)P、W对f’规化AA’FF’Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第17页AA’FF’（2）保持焦距和物距不变，把入射高放大到1，即Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第18页AA’F’(3)，对物距规化Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第19页(4)C规化Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第20页Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第21页外形尺寸计算依据对系统像差要求，列出初级像差方程组求解方程组得到系统中每个薄透镜组像差特征参数P，W，C经过规化，求出,,求出每个透镜组结构参数薄透镜系统求解过程

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第22页2.5单透镜、、和结构参数关系Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第23页例：有一平凸透镜，焦距f’＝4000mm，玻璃材料为K9（n=1.5163,=64.1）用作平行光管物镜，以下列图。通光口径D＝160mm，求该透镜初级球差、彗差和轴向色差。f’＝4000F’Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第24页

由表3－1用插值法得到n=1.5163时，值为：因为透镜为平凸形，而且凸面向前，所以，代入公式，得：将，，代入公式，得：Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第25页下面由，求P，W：因为实际物平面位在无限远，不需要对物距进行规化，所以，，只要对规化，由公式得：Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第26页依据公式，得：依据公式，并假定入瞳与透镜重合，有：由公式Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第27页下面求色差，由公式得：实际C值为：

代入公式得：Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第28页2.6双胶合透镜组结构参数求解Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第29页双胶合透镜表、

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第30页已知,找出玻璃材料和求出结构参数：Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第31页Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第32页Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第33页Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第34页2.7平行玻璃板初级像差公式Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第35页平行玻璃板初级像差公式（1）球差

（2）彗差

（3）像散

（4）场曲

（5）畸变

（6）轴向色差

（7）垂轴色差

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第36页例3、设计一个10×望远镜物镜，要求为：f’=250mm，D=40mm，2w=6°,入瞳与物镜重合。物镜后有1棱镜系统，展开成平行玻璃板总厚度为150mm，棱镜玻璃材料为K9。为了赔偿目镜像差，要求物镜系统（包含双胶合物镜和棱镜）像差为：依据上述光学特征和像差要求，求解双胶合物镜结构参数。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第37页物镜棱镜Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第38页Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第39页Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第40页Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第41页Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright-AsposePtyLtd.第42页Evaluationonly.Create