在成像光学系统设计中，我们首先需要了解一些最基本的基础知识，即基本的像差理论。懂得像差在光学系统中形成的原因，可以极大的帮助我们校正产生的这些像差，达到很好的成像质量。 D'Tb=
常见的初级像差:五种单色像差和两种色差。 <uUQ-]QOIh
五种单色像差分别为：球差，慧差，像散，场曲和畸变 24PEt%2
两种色差：球色差和倍率色差 3^
~M7=k
下面我们来详细分析球差产生的原因： km2('t7?
球差概念 w~a^r]lPW
什么是球差？其实球差也叫球面像差，是指轴上物点发出的光束通过球面透镜时，透镜不同孔径区域的光束最后汇聚在光轴的不同位置，在像面上形成圆形弥散斑，这就是球差。 tGnBx)J|
$E3- </ f
在FRED中如何表示呢？ ){`s&? M0
;EbGW&T
FRED中球差的表述 9Z]~c^UB
$ysemDq-a\
打开FRED软件，设计一个新的平凸透镜R1=0,R2=-25.4 ;厚度5.08 ;半孔径12.7材料为标准玻璃。 T%~w~stW
Y-\hV6v6
C( 8i0(1
exw~SvT 3
[G2@[Ct Y1
6 nh!g
光源选择为垂直方向的线光源 MTo<COp($
X方向的光线数1； bh|M]*Pq
Y方向的光线数51； "M Hm9D?5
孔径:11.7mm*11.7mm > nV~5f+
Z轴负方向：5mm lo* OmAF
S9R(;
{Vw+~8
z<aB GG
寻找最佳焦点： $Llv6<B
最佳几何焦点的概念在FRED是RMS最小值的位置,而近轴像平面的位置RMS并不是最小值，对于近轴的位置我们可以使用减小光源的半孔径的大小，可选取半孔径1mm*1mm。 v+uq
1、 追迹光线 eqbQ,, &
2、 点击analyses/ Best geometric focus ,Oa-AF/p
3、 生成报告 )[RLCZ
|57u ;
在Z方向最佳几何焦点位置为45.689443， +\ g/KbV7
建立探测平面及分析面 0Jz H dz
%@
UH,Ew
注意此时的沿着Z方向的平移值即为最佳几何焦点位置值。 Q ^X
ap=m5h27
`i5U&K. 7
光线追迹（1*51,子午光线）
0$)s? \
FsQeyh>
.j?`U[V%a
点列图：（光线设置为51*51） 873$EiyXR
O
]o7
p=%Vo@*]
XN9s!5A<L)
打开输出窗口，我们可以看到其RMS和几何尺寸大小， :5Vk+s]8
K~'!JP8@
_: @~ bHd
如果系统中只存在球差，那么我们可以估算其球差大小为其最大点列图最大尺寸，为1.500344mm。 Q#"p6ZmI
但在实际的应用中，我们只需要计算其赛德尔系数SPHA。 <
kyT{[e+6
如何查看三阶像差赛德尔系数大小： ?>c*[>LpZ
我们这里利用近轴分析工具“paraxial analysis”,可以计算系统的一阶和三阶系数。 xxjg )rVuy
-]""Jl^
1. 首先我们自定义光线路径Ray trace/user –defined ray paths， np2oXg%
光线按照序列追迹走向分别经过面1-面2-像平面 kFKc9}7 W
D
