L18C81色差球差教學(xué)

應(yīng)用光學(xué)

AppliedOptics光信息0801-022010-2011第一學(xué)期1第八章

成像質(zhì)量評價2C8-1.色差球差3§0概述實際光學(xué)系統(tǒng)都有一定大小的相對孔徑合視場，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出近軸區(qū)所限定的范圍。

與近軸區(qū)成像比較必然在成像位置和像的大小方面存在一定的差異，被稱為像差

像差指在光學(xué)系統(tǒng)中由透鏡材料的特性或折射（或反射）表面的幾何形狀引起實際像與理想像的偏差。4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：單色光像差有五種：球差彗差(正弦差)像散場曲畸變復(fù)色光像差有兩種：軸向像差(位置色差)垂軸像差(倍率色差)5在實際光學(xué)系統(tǒng)中，各種像差是同時存在的。這些像差影響光學(xué)系統(tǒng)成像的清晰度、相似性和色彩逼真度等，降低了成像質(zhì)量。61、色差色差分為：位置色差和倍率色差（1）位置色差（軸向色差、縱向色差）白光是由各種不同波長的單色光所組成的復(fù)色光成像時，由于不同色光而引起的像差稱為色差白色光中波長愈短折射率愈大，焦距愈小。7由薄透鏡的焦距公式可知，同一薄透鏡對不同色光有不同的焦距一定物距l(xiāng)成像時，因各色光的焦距不同所得到的像距l(xiāng)’也不同按色光的波長由短到長，其相應(yīng)的像點離透鏡有近到遠(yuǎn)地排列在光軸上，這種現(xiàn)象稱為位置色差8蘭綠紅lF’-△lFC’lc’AF’Ac’位置色差定義為：9稱為色差校正不足稱為色差校正過渡若AF’和AC’重合，則稱為光學(xué)系統(tǒng)對F光（蘭）和C光（紅）消色差消色差系統(tǒng)是指對兩種色光消軸向（位置）色差的系統(tǒng)10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因為位置色差會嚴(yán)重影響成像質(zhì)量（可能比球差嚴(yán)重）因此用白光成像的光學(xué)系統(tǒng)都必須校正位置色差孔徑不同，白光將會有不同的位置色差11光學(xué)系統(tǒng)只能對一個孔徑的光線進(jìn)行校正色差。一般情況下對0.7孔徑的光線校正位置色差。隨著接收器的不同，應(yīng)取接近接收器有效波段邊緣的波長進(jìn)行校色差12（2）倍率色差（垂軸色差）不同色光的焦距不等時，其放大率也不等就有不同的像高，這就是倍率色差13BBAABF’BD’BC’BF’BD’BC’yzc’yzD’yzF’yzF’yzD’yzc’14倍率色差的疊加結(jié)果使像的邊緣呈現(xiàn)彩色光學(xué)系統(tǒng)的倍率色差是以兩種色光的主光線在高斯像面上的交點高度之差來度量的影響成像清晰度152、球差球差是軸上點唯一的單色像差對應(yīng)孔徑角Umax入射光線的高度hmax被稱為全孔徑（邊光球差）若h/hmax=0.7，則稱為0.7孔徑或0.7帶光（帶光球差）對應(yīng)孔徑角U入射光線的高度hA-Umax-Uhmaxh16A-Umax-UhmaxhA’L’δL’△T’l’17可在沿軸方向和垂軸方向來度量分別稱為軸向球差和垂軸球差。軸向球差又稱為縱向球差它是沿光軸方向度量的球差，用符號δL’

表示垂軸球差是過近軸光線像點A’的垂軸平面內(nèi)度量的球差。用符號δT’表示它表示由軸向球差引起的彌散圓的半徑δT’=δL’

tanU’18入瞳像面abZYa’YZ’Yb’球差是由于非近軸光線成像引起的。對于單透鏡來說，U越大則球差值越大。與焦距、相對孔徑、透鏡的形狀及折射率有關(guān)。單透鏡自身不能校正球差19單正透鏡會產(chǎn)生負(fù)值球差，也被稱為球差校正不足或欠校正單負(fù)透鏡會產(chǎn)生正值球差，也被稱為球差校正過頭或過校正如果將正負(fù)透鏡組合起來，能否使球差得到校正？這種組合光組被稱為消球差光組20h/hmaxδL’00.20.30.50.70.85單色球差圖示方式：球差曲線光