201011_第二章2-5.ppt

1、2-5 轴外物点成像的 单色光线像差,2.5.1 轴外细光束成像,（1）定义：轴外点发出的光束，由于其主光线不与光学系统各个 表面的对称轴重合，使出射光束失去对称。,（2）特点：a、对于小孔径光线，由于子午光线和弧矢光线都很 细，所以没有球差 b、但是子午焦点和弧矢焦点不重合，它们在沿轴方向 上产生差异,1、像散和场曲,轴外细光束产生像散和场曲,高斯像面,入瞳,A,- xs,As,At,Bt,Bs,p,B,L,B0,- xt,入瞳,A0,xt,s,像散和场曲,子午场曲： 子午像点与理想像点之间的距离 弧矢场曲： 弧矢像点与理想像点之间的距离 像散：,子午焦线：垂直于子午面的线段 弧矢焦线：垂直

2、于弧矢面的线段,像面弯曲：将平面物变成曲面的成像缺陷称像面弯曲or场曲。,（3）当小物面为平面时，在像空间，为与理想像平面相切于A0点两个回转曲面。 （4）若无像散，Bt与Bs重合，物面成像为一个回转曲面。,（5）结论： a、轴外物点成像，对于细光束成像，因为存在像散，所以在理想像面上无法得到点像。如果消除像散，但是仍然存在场曲，所以在理想像面上得到的是弥散斑; b、如想在理想像面上得到平面物的理想像，须同时校正像散和场曲。,（6）像散和场曲的级数表达式及分布 a. 幂级数展开 b. 像散、场曲初级分量的分布,2.5.1 轴外细光束成像,2、畸变,- dy,A0,A,B0,p,B,Bp,y,Y

3、p,出瞳,定义：（细光束像差）当轴外物点B的主光线与高斯像面的交点高度不等于理想像高，其差别即为畸变。,入瞳,系统,p,孔径,（2） 特点：畸变只是改变像的形状，对像的清晰度不影响 （3）畸变的数学表达式： 线畸变 其中， 为主光线的高度，实际像高 为物的理想像高 相对畸变： 其中， 为某一视场 的实际放大率 为理想放大率,（4） 初级畸变,无畸变,正畸变,负畸变,枕形畸变（正畸变）：垂轴放大率随视场角的增大而增大的畸变,桶形畸变（负畸变）：垂轴放大率随视场角的增大而减小的畸变,（5）分类,（6）总结,a、畸变由主光线的光路决定； b、畸变只是改变像的形状，对像的清晰度不影响,轴外宽光束像差包

4、括：慧差、宽光束像散、宽光束场曲和轴外球差 1、慧差 （1）慧差的定义：不同孔径的光线对，其交点与主光线不相交，此成像缺陷即为慧差。,2-5.2 轴外宽光束像差,p,d,c,B,A,BT,光学系统,BS,A,B,a,b,- KT,- KS,（2）慧差的特点：在理想像面上形成一彗星形的光斑,慧差,- y,A,B,P2,P1,出瞳,子午慧差,高斯像面,弧矢慧差,Yb,Ya,YS,Yp,a,b,c,d,d,c,Bd,Bc,Ba,Bb,（3）慧差的数学描述： a、子午慧差：子午平面内，子午光线对在理想面上交点的高度的平均值与主光线在理想面上的交点高度之差,b、弧矢慧差：弧矢光线对在理想面上交点的高度的平均值与主光线 在理想面上的交点高度之差,（4）慧差的 幂级数表示,初级慧差的表示,a、对于近轴物点成像（视场小）,b、对于小孔径大视场物点成像,（5）初级慧差的分布形式：,（6）光学系统结构形式对慧差的影响 a. 从单个折射球面来看，慧差完全是因辅轴球差引起的，球差越大，慧差也会越大。,入瞳,子午面,b. 折射面产生的慧差还与光阑的位置有关，即相当于主光线的入射角ip有关。若光阑位于球心O点，则ip=0，则不论球差多大，均无慧差。（即光束没有失去对称性）,2、宽光束场曲和轴外球差 （1）宽光束场曲和宽光束像散 子午场曲： 到理想像面之距离 弧矢场曲： 到理想