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。 YAC=V?U-#
常见的初级像差:五种单色像差和两种色差。 IDdhBdQ
五种单色像差分别为:球差,慧差,像散,场曲和畸变 .7+_ubj&,
两种色差:球色差和倍率色差 pFGdm3pV
下面我们来详细分析球差产生的原因: lOI(+74
球差概念 \1aj!)
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。 O0WzDD
67/hhO
在FRED中如何表示呢? ,yAvLY5P
GB^Ch YOb
FRED中球差的表述 v|t^th,
v;?t=}NwF
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。 31Zl"-<#-
'`/1?,=
QIBv}hgcy
7{."Y@
;=F^G?p^
/LPSI^l!m
光源选择为垂直方向的线光源 "%qGcC8
X方向的光线数1;
UZmzk
Y方向的光线数51; z=n"cE[KtB
孔径:11.7mm*11.7mm wH{lp/
Z轴负方向:5mm O'$0K0k3
r\` R$
#E{OOcM
Eq~&d.j
寻找最佳焦点: )h2wwq0]
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。 fCO!M1 t
1、 追迹光线 M6pGf_qt
2、 点击analyses/ Best geometric focus l'B`f)
3、 生成报告 q:J,xC_sF(
j9x}D;?n
在Z方向最佳几何焦点位置为45.689443, 0qw,R4YK
建立探测平面及分析面 1 /7H` O?
*oZBv4Vh
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。 oxH S7b
:HMnU37m W
=WFMqBh<`
光线追迹(1*51,子午光线) i^Ep[3
Mm^o3vl
RUYwDtC
点列图:(光线设置为51*51) f{^C+t{r
?J%$;"q
oBifESJ
]{.rx),
打开输出窗口,我们可以看到其RMS和几何尺寸大小, ;IXDZ#;
N/qr}-
3z
`[VoW2CLH+
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。 g[q1P:I@W
但在实际的应用中,我们只需要计算其赛德尔系数SPHA。 \iSaxwU_
如何查看三阶像差赛德尔系数大小: <,HdX,5
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。 P `T&z