幾何光學(xué)像差理論模板課件

第六章像差理論一、概述二、軸上點(diǎn)的球差三、彗差四、像散五、場(chǎng)曲六、畸變七、色差第六章像差理論1概迷理想成像的條件(1)物面上每一個(gè)發(fā)光點(diǎn)在像方是一個(gè)清晰的像點(diǎn);1像(物點(diǎn)發(fā)出的同心光束在像方仍保持是同心光束)的像(2)垂直于光軸的平面上各點(diǎn)的像,必須是在垂直于是光軸的同一個(gè)平面上清晰度否變(3)每個(gè)垂直于光軸的像平面內(nèi),各像點(diǎn)的放大率相形同,從而保持物、像的幾何相似性;(4)像的各部分應(yīng)保持具有與物同樣的彩色。像出現(xiàn)不正確的彩色,并發(fā)生像模糊?！锵癫?Aberrations):實(shí)際像與理想像之間的差異現(xiàn)象。概迷22、幾何像差)單色像差(Monochromaticaberrations)a.球面像差寬光束引起的b.彗形像差C.像散;d像場(chǎng)彎曲;}遠(yuǎn)軸物、窄光束引起的e.畸變產(chǎn)生原因:sinO≈Osin(≈b3!5!7!近軸光學(xué):理想成像(2)色像差(Chromaticaberrations):f.位置(軸向)色差g倍率(垂軸)色差非單色物引起的n=n(2)2、幾何像差33、基本概念(1)主截面:包含光軸的任一平面。(2)子午面:物點(diǎn)所在的主截面★對(duì)于軸上物點(diǎn),任一主截面都是子午面。(3)弧矢面:與子午面垂直的主截面(4)理想像(高斯像)。3、基本概念4二、球差(SphericalAberration)高斯像面、定義oLmL=-l(軸向)球差:軸上物點(diǎn)發(fā)出的同心、寬光束經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后,6C′=L-1不再是同心光束。對(duì)于不同孔徑角(入射高相對(duì)于理想像點(diǎn)有不同程度的偏離?！馆S球差:光束在高斯像面上并不是會(huì)聚于一個(gè)象點(diǎn),而是一個(gè)圓形的彌散斑。oT=LtanU′=(L-1)tanU二、球差(SphericalAberration)52、相關(guān)性質(zhì)球差是軸上點(diǎn)像差,具有關(guān)于光軸對(duì)稱性。★球差是光束孔徑角(或入射高度)的函數(shù)。DL′=∑Ah2∑aU12★單個(gè)透鏡:1)正(會(huì)聚)透鏡:負(fù)球差偏折方向2)負(fù)〔發(fā)散)透鏡:正球差相反共軸球面系統(tǒng)中,單透鏡只能產(chǎn)生球差,而正、負(fù)透鏡組合則有可能校正某個(gè)高度的球差。2、相關(guān)性質(zhì)63、不暈點(diǎn)(齊明點(diǎn))不產(chǎn)生球差的共軛點(diǎn)位置。★物、像均位于球面頂點(diǎn)L=0L=0.,B=1★物、像位于球面的曲率中心:sin-sin=0Ⅰ=I=0L=L=r★物、像位置:I=UL=(n+n)r/nL'=(n+nr/n3、不暈點(diǎn)(齊明點(diǎn))74、消除球差的方法(1)加光闌,選擇近軸光束球面德片(2)正、負(fù)透鏡組合進(jìn)行校正;(3)采用非球面透鏡5、小結(jié)軸上物點(diǎn)1)像點(diǎn)位置的軸向偏離:球差寬光束(不同孔徑角)2)高斯像面上的彌散圓斑:垂軸球差**問題:(1)軸外物點(diǎn)是否有類似球差的現(xiàn)象?(2)軸外物點(diǎn)發(fā)出的寬光束,其對(duì)稱軸是什么?4、消除球差的方法8彗形像差(Coma,ComaticAberration)1、軸外物點(diǎn)發(fā)出的寬光束:對(duì)稱軸為過物點(diǎn)-球心的輔助軸。高斯像面★子午面(1)像點(diǎn)位置的軸向偏離(球差):表現(xiàn)在沿輔軸方向上的偏離。(2)高斯像面上的垂軸變化:所有光線在高斯面上仍不交于同一像點(diǎn),并且不是一個(gè)簡(jiǎn)單的彌散圓斑,而形成彗形像差!彗形像差(Coma,ComaticAberration)9★透鏡截面高斯像面★子午面★尖端亮點(diǎn):靠近主光線的細(xì)光束的交點(diǎn)2、彗差:軸外物點(diǎn)發(fā)出的寬光束,經(jīng)過透鏡不同環(huán)帶的光線束,在高斯像面上形成一系列大小不同、相互交疊的彌散圓斑;各圓斑中心在一條直線上,與主軸有不同的距離;形成一個(gè)有尖端亮點(diǎn)、如同彗星形狀的像★透鏡截面10幾何光學(xué)像差理論模板課件11幾何光學(xué)像差理論模板課件12幾何光學(xué)像差理論模板課件13幾何光學(xué)像差理論模板課件14幾何光學(xué)像差理論模板課件15幾何光學(xué)像差理論模板課件16幾何光學(xué)像差理論模板課件17幾何光學(xué)像差理論模板課件18幾何光學(xué)像差理論模板課件19幾何光學(xué)像差理論模板課件20幾何光學(xué)像差理論模板課件21幾何光學(xué)像差理論模板課件22幾何光學(xué)像差理論模板課件23幾何光學(xué)像差理論模板課件24幾何光學(xué)像差理論模板課件25第六章像差理論一、概述二、軸上點(diǎn)的球差三、彗差四、像散五、場(chǎng)曲六、畸變七、色差第六章像差理論26概迷理想成像的條件(1)物面上每一個(gè)發(fā)光點(diǎn)在像方是一個(gè)清晰的像點(diǎn);1像(物點(diǎn)發(fā)出的同心光束在像方仍保持是同心光束)的像(2)垂直于光軸的平面上各點(diǎn)的像,必須是在垂直于是光軸的同一個(gè)平面上清晰度否變(3)每個(gè)垂直于光軸的像平面內(nèi),各像點(diǎn)的放大率相形同,從而保持物、像的幾何相似性;(4)像的各部分應(yīng)保持具有與物同樣的彩色。像出現(xiàn)不正確的彩色,并發(fā)生像模糊。★像差(Aberrations):實(shí)際像與理想像之間的差異現(xiàn)象。概迷272、幾何像差)單色像差(Monochromaticaberrations)a.球面像差寬光束引起的b.彗形像差C.像散;d像場(chǎng)彎曲;}遠(yuǎn)軸物、窄光束引起的e.畸變產(chǎn)生原因:sinO≈Osin(≈b3!5!7!近軸光學(xué):理想成像(2)色像差(Chromaticaberrations):f.位置(軸向)色差g倍率(垂軸)色差非單色物引起的n=n(2)2、幾何像差283、基本概念(1)主截面:包含光軸的任一平面。(2)子午面:物點(diǎn)所在的主截面★對(duì)于軸上物點(diǎn),任一主截面都是子午面。(3)弧矢面:與子午面垂直的主截面(4)理想像(高斯像)。3、基本概念29二、球差(SphericalAberration)高斯像面、定義oLmL=-l(軸向)球差:軸上物點(diǎn)發(fā)出的同心、寬光束經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后,6C′=L-1不再是同心光束。對(duì)于不同孔徑角(入射高相對(duì)于理想像點(diǎn)有不同程度的偏離?！馆S球差:光束在高斯像面上并不是會(huì)聚于一個(gè)象點(diǎn),而是一個(gè)圓形的彌散斑。oT=LtanU′=(L-1)tanU二、球差(SphericalAberration)302、相關(guān)性質(zhì)球差是軸上點(diǎn)像差,具有關(guān)于光軸對(duì)稱性?！锴虿钍枪馐讖浇?或入射高度)的函數(shù)。DL′=∑Ah2∑aU12★單個(gè)透鏡:1)正(會(huì)聚)透鏡:負(fù)球差偏折方向2)負(fù)〔發(fā)散)透鏡:正球差相反共軸球面系統(tǒng)中,單透鏡只能產(chǎn)生球差,而正、負(fù)透鏡組合則有可能校正某個(gè)高度的球差。2、相關(guān)性質(zhì)313、不暈點(diǎn)(齊明點(diǎn))不產(chǎn)生球差的共軛點(diǎn)位置?！镂铩⑾窬挥谇蛎骓旤c(diǎn)L=0L=0.,B=1★物、像位于球面的曲率中心:sin-sin=0Ⅰ=I=0L=L=r★物、像位置:I=UL=(n+n)r/nL'=(n+nr/n3、不暈點(diǎn)(齊明點(diǎn))324、消除球差的方法(1)加光闌,選擇近軸光束球面德片(2)正、負(fù)透鏡組合進(jìn)行校正;(3)采用非球面透鏡5、小結(jié)軸上物點(diǎn)1)像點(diǎn)位置的軸向偏離:球差寬光束(不同孔徑角)2)高斯像面上的彌散圓斑:垂軸球差**問題:(1)軸外物點(diǎn)是否有類似球差的現(xiàn)象?(2)軸外物點(diǎn)發(fā)出的寬光束,其對(duì)稱軸是什么?4、消除球差的方法33彗形像差(Coma,ComaticAberration)1、軸外物點(diǎn)發(fā)出的寬光束:對(duì)稱軸為過物點(diǎn)-球心的輔助軸。高斯像面★子午面(1)像點(diǎn)位置的軸向偏離(球差):表現(xiàn)在沿輔軸方向上的偏離。(2)高斯像面上的垂軸變化:所有光線在高斯面上仍不交于同一像點(diǎn),并且不是一個(gè)簡(jiǎn)單的彌散圓斑,而形成彗形像差!彗形像差(Coma,ComaticAberration)34★透鏡截面高斯像面★子午面★尖端亮點(diǎn):靠近主光線的細(xì)光束的交點(diǎn)2、彗差:軸外物點(diǎn)發(fā)出的寬光束,經(jīng)過透鏡不同環(huán)帶的光線束,在高斯像面上形成一系列大小不同、相互交疊的彌散圓斑;各圓斑中心在一條直線上,與主軸有不同的距離;形成一個(gè)有尖端亮點(diǎn)、如同彗星形狀的像★透鏡截面35幾何光學(xué)像差理論模板課件36幾何光學(xué)像差理論模板課件37幾何光學(xué)像差理論模板課件38幾何光學(xué)像差理論模