光学系统成像质量评价.ppt

光学系统成像质量评价一、概述对光学系统成像性能的要求,可分为两个主要方面:第一方面是光学特性,包括焦距、物距、像距、放大率、入瞳位置、入瞳距离等;第二方面是成像质量,光学系统所成的像应该足够清晰,并且物像相似,变形要小。成像质量评价的方法分为两大类,第一类用于在光学系统实际制造完成以后对其进行实际测量,第二类用于在光学系统还没有制造出来,即在设计阶段通过计算就能评定系统的质量。用于设计阶段评价的有:几何像差、波像差、瑞利判断和点列图、传递函数;用于产品鉴定阶段:分辨率检验、星点检验和光学传递函数测量等。二、介质的色散和光学系统的色差光实际上是波长为400-760nm的电磁波。不同波长的光具有不同的颜色,一般把光的颜色分成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种。红光的波长最长,紫光的波长最短。白光则是由各种颜色的光混合而成的。如图8-2所示:以上图为例,位于无穷远处的一点发出的白光,经光学系统成像后的像位置不同。不同口径处的光线的位置色差不同。。校正色差就是使色差为0。如图所示,根据无限远物体像高的计算公式,当时,有三、轴上像点的单色像差——球差共轴光学系统,面形是旋转曲面。系统对光轴对称,进入系统成像的入射光束和出射光束均对称于光轴,如图下图所示。对最大口径校正即ΔL`m=0,ΔL`=0弥散图形的面积最小,亮度最大,称为“最小弥散圆”。利用正负透镜的组合,可以消除球差。如设计良好的双胶合透镜,它的球差曲线如下图所示。四、轴外像点的单色像差轴外物点进入共轴系统成像的光束,经系统后没有对称轴线,只存在对称面:物点与光轴构成的平面——子午面。为研究问题,研究两个相互垂直的平面光束,用这两个平面光束近似代表整个光束的结构:子午面和弧矢面;对应的描述两平内的光束结构的几何参量分别为:子午像差和弧矢像差。1、子午像差由于子午面既是光束的对称面,又是系统的对称面,位在该平面内的子午光束通过系统后永远位在同一平面内,因此计算子午面内光线的光路,是一个平面的三角、几何问题,可以在一个平面图形内表示出光束的结构,如图所示。研究子午光线对:BM+和BM-X`T:表示子午光线对交点B`T离理想像平面的轴向距离——子午场曲;K`T:表示子午光线对相对于主光线不对称的程度,称为子午彗差。