像差理论概述

oriolelove

好极了！！

xujexy

你的总结太好了；你能把两本应用光学总结出来，太难为你了；要是大学老师教学该一该就好了。

zfw0080

谢谢！我会继续努力，希望能写得更全面一些！

流浪汉

好呀。太经典了！

after

楼上可否把曾经设计的作品给大家欣赏

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下面是布拉立照相物镜的设计图！

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扇形光线图！

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MTF

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MTF vs Field

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OPD

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下面我们再来讨论几种特殊的情况：
1.当系统的球差为零时，彗差便与光阑无关。
2.球差、彗差为零时，像散和光阑无关；
3.球差、彗差、像散、场曲等于零时，畸变与光阑无关。
4.球差、场曲与光阑位置无关。
*色差：
我们把不同颜色光线像差位置之差，称为轴向色差，把不同颜色光线所成像的大小之差称为垂轴色差。
研究不同颜色的理想像的差异叫作初级色差；不同颜色光线的差异叫作高阶色差。
初级轴向色差表示不同颜色光线理想像面位置的差异，它和口径没有关系，同时与光谰的位置也没有关系。由于近轴光线也存在轴向色差，因此轴向色差是各种像差中最有害的，必须首先消除。
垂轴色差和y`成比例，同时也是光阑位置的函数，但如果系统的轴向色差等于零，则与光阑位置无关。
*波像差和几何像差的关系：
实际波面和理想波面之间的光程差称为波像差；
实际光线和理想像点的几何位置之差称为几何像差；
※像差的平衡：
1 球差的平衡：
（1）孔径高级球差的平衡：
轴上点的球差只包括初级球差和孔径高级球差。最常用的平衡方法是使边缘球差等于零。这种情况适用于视场角比较小、视场高级球差可以忽略的情况，对于视场高级球差比较大的情况，轴上球差的校正状态还必须考虑整个视场内球差的平衡问题。
（2）视场高级球差的平衡：
A 用轴上的初级球差来平衡视场高级球差。这样不校正轴上球差，而使轴上球差和视场边缘球差反号，在某一视场时球差为零。（这种方案只有在少数小孔径特广角物镜中球差比较小，可以不校正时才用）
B 利用细光束子午和弧矢场曲平衡视场高级球差（用于大孔径大视场）
2彗差的平衡：
（1）孔径高级彗差的平衡：
（2）视场高级彗差的平衡：
和球差一样，剩余彗差的大小同样完全由高级彗差决定。为了减少剩余彗差的数值，一般我们不把最大视场的彗差校正为零，而使某一中间视场的彗差为零，在整个视场内彗差变号。为了改变中间视场的成像质量，一般使边缘视场的彗差大一些。大约在0.7071视场校正彗差。
3 细光束子午和弧矢场曲的平衡：
（1）系统不校正初级场曲，要求用初级像散来平衡初级场曲，但不考虑和视场高级球差的平衡。例如：大部分望远镜、显微镜的场镜和目镜之间总的像差平衡就是这种情况。
系统能校正初级场曲，视场高级球差不大而高级子午和弧矢场曲较大，要求用初级子午和弧矢场曲来平衡对应的高级场曲。

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※设计一个薄透镜系统的大致程序；
首先根据仪器的技术条件，进行外形尺寸计算，确定各个薄透镜组的光焦度和它们之间的相互位置，这样，第一、第二条辅助光线在各个透镜组上的投射高度H；Hz也就确定了。这些称为透镜组的外部参数。其次，我们把P；W称为透镜组的像差特性参数，换言之，每个薄透镜系统不管它的结构如何复杂，最多只能提供两个校正像差的独立参数，即只能校正两种初级像差。确定每一个透镜组的结构参数（半径；厚度；玻璃）这就是像差设计。
※像差特性参数P；W的规化：
因此，具有一定光焦度的消色差薄透镜组，至少需要采用两种V（色散）不同的玻璃。
※双胶合物镜玻璃的选择：
一般在只要求校正球差和彗差的简单望远物镜中，多数取冕玻璃在前，因为它对应的胶合半径比较大，便于加工。
※望远系统的特点：
1、视放大率Г与角放大率γ相等。
2、角放大率、垂轴放大率、轴向放大率都与共轭面位置无关，只与物镜和目镜的焦距有关。
3、垂轴放大率处处相等。
望远物镜只能是正透镜。采用正光焦度目镜的望远镜称为开卜勒望远镜，视放大率为负值，成倒像；采用负光焦度目镜的望远镜称为伽里略望远镜，成正像。