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    [分享]像差校正的一些常用方法 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2016-04-12
    关键词: 像差
    摘要:应用初级像差理论求解初始结构参数的方法,最多只能满足初级像差的要求,并且随着系统中各组元光焦度的分配、玻璃的选取和对某些参数的选择的不同,满足初级像差的解会是很多的。而其中往往只有少数的解有实用意义。这就需要进行全面、系统的计 算、分析、归纳,以求得较好的初始解。一个好的初始解,应该是像差分布合理、透镜弯曲恰当,特别是高级像差不能很大。 `x4E;Wjv  
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    应用初级像差理论求解初始结构参数的方法,最多只能满足初级像差的要求,并且随着系统中各组元光焦度的分配、玻璃的选取和对某些参数的选择的不同,满足初级 像差的解会是很多的。而其中往往只有少数的解有实用意义。这就需要进行全面、系统的计算、分析、归纳,以求得较好的初始解。一个好的初始解,应该是像差分 布合理、透镜弯曲恰当,特别是高级像差不能很大。 7&px+155  
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    校正了初级像差的解并不是直接能够应用的解。特别是当系统比较复杂、相对孔径和视场都较大时,初始解和最后的结果之间,差别就会很大。这表明,从一个初 始解到成为一个可实用的解,尚需进行大量的像差校正和平衡工作,尽管已有许多颇为实用的光学自动设计程序问世,在操作中仍然需要很多的人工干预,设计工作 不可能完全由计算机完成。同时,好的计算机软件也必须由人来设计。因此我们仍需了解如下校正光学系统像差的原则和常用方法。 e2Ww0IK!E  
    j Ii[  
    首先,各光组以至各面的像差分布要合理。在考虑初始结构时,可将要校正的像差列成用P、W表示的方程组,这种方程组可能有多组精确解,也可能是病态的,或 无解。若是前者,应选一合理的解;若是后者,应取最小二乘解。总之,有多种解方程组的算法可资利用,在计算机上实现并不困难。然后,应尽量做到各个面上以 较小的像差值相抵消,这样就不至于会有很大的高级像差。在此,各透镜组的光焦度分配、各个面的偏角负担要尽量合理,要力求避免由各个面的大像差来抵消很多 面的异号像差。 0T1ko,C!,e  
    X/wmKi  
    其次,相对孔径h/r或入射角很大的面一定要使其弯向光阑,以使主光线的偏角或 ip角尽量小,以减少轴外像差。反之,背向光阑的面只能有较小的相对孔径。 \2Xx%SX  
    I)rGOda{  
    第三,像差不可能校正到完美无缺的理想程度,最后的像差应有合理的匹配。这主要是指:轴上点像差与各个视场的轴外像差要尽可能一致,以便能在轴向离焦时使 像质同时有所改善;轴上点或近轴点的像差与轴外点的像差不要有太大的差别,使整个视场内的像质比较均匀,至少应使0.7视场范围内的像质比较均匀。为确保 0.7视场内有较好的质量,必要时宁愿放弃全视场的像质(让他有更大像差)。因为在0.7视场以外已非成像的主要区域,当画幅为矩形时(如照相底片),此 区域仅是像面一角,其像质的相对重要性可以较低些。 1XGG.+D  
    Uf^RLdoDn  
    第四,挑选对像差变化灵敏、像差贡献较大的表面改变其半径。当系统中有多个这样的面时,应挑选其中既能改良所要改的那种像差,又能兼顾其他像差的面来进行修改。在像差校正的最后阶段尚需对某一、二种像差做微量修改时,作单面修改也是能奏效的。 Lxz  
    wH#-mu#Yl<  
    第五,若要求单色像差有较大变化而保持色差不变,可对某个透镜或透镜组作整体弯曲。这种做法对消除色差和匹兹凡和以外的所有像差均属有效。 " SLvUzO>q  
    nIR*_<ow  
    第六,利用折射球面的反常区。在一个光学系统中,负的发散面或负透镜常是为校正正透镜的像差而设置,它们只能是少数。因此,让正的会聚面处于反常区,使其在对光起会聚作用的同时,产生与发散面同号的像差就显的特别有利。设计者应善于利用这一性质。 eB7>t@ED  
    k}-]W@UCa?  
    第七,利用透镜或透镜组处于特殊位置时的像差性质。例如,处于光阑或与光阑位置接近的透镜或透镜组,主要用于改变球差和慧差(用整体弯曲的方法);远离光 阑位置的透镜或透镜组,主要用来改变像散、畸变和倍率色差。在像面或像面附近的场镜可以用来校正像面弯曲。 UE{,.s  
    &!6DC5  
    第八,对于对称型结构的光学系统,可以选择成对的对称参数进行修改。作对称性变化以改变轴向像差,作非对称变化以改变垂轴像差。 lc" qqt  
    ret0z|  
    第九,利用胶合面改变色差或其他像差,并在必要时调换玻璃。可以在原胶合透镜中更换等折射率不等色散的玻璃,也可在适当的单块透镜中加入一个等折射率不 等色散的胶合面。胶合面还可用来校正其他像差,尤其是高级像差。此时,胶合面二边应有适当的折射率差,可根据像差的校正需要,使它起会聚或发散作用,半径也可正可负,从而在像差校正方面得到很大的灵活性。同时,在需要改变胶合面二边的折射率差以改变像差的性态、或微量控制某种高级像差,以及需要改变某透镜 所承担的偏角等场合,都能通过调换玻璃而奏效。 33,;i E  
    y3IA '  
    第十,合理的拦截光束和选定光阑位置。孔径和视场都比较大的光学系统,轴外的宽光束常表现出很大的球差和慧差,使y'~tgU'特性曲线上下很不对称。 原则上,应首先立足于把像差尽可能校正好,在确定无法把宽光束部分的像差校正好的情况下,可以把光束中y’值变化大的外围部分光线拦去,以消除其对像质的 有害影响,并在设计的最后阶段,根据像差校正需要最终确定光阑位置。 `LE^:a:8,  
    ;fj9 n-  
    最后值得指出,在像差校正过程中,重要的问题是能够判断各结构参数,包括半径、间隔、折射率等对像差变化影响的倾向。知道这种倾向,像差校正就不致盲目从事。一般讲,像差随结构参数而变化的定性判断是能够作出,至少是能够部分作出的。但要把握每一结构参数对所有像差的影响,特别是对最终像差的综合影响是 不可能的。因此,逐个改变结构参数,求出各参数对各种像差影响的变化量表是十分必要的。这也是光学自动设计过程的必经之路。另外,如果像差难以校正到预期 的要求,或希望所设计系统在光学性能,即孔径或视场上要有扩大时,也常采用复杂化的方法,如把某一透镜或透镜组分为二块或二组,或者在系统的适当位置加入透镜(例如在会聚度较大的光束中,加入齐明透镜)等。
     
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    只看该作者 1楼 发表于: 2016-04-15
    写得好,很好
    离线phoenixzqy
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    只看该作者 2楼 发表于: 2016-04-15
    摘录《几何光学与光学设计》一书中的吗? <"hb#Tn  
    好久没看过这本书了。 j.<:00<  
    王子余那一版,写得最好!
    2024年6月28-30日于上海组织线下成像光学设计培训,欢迎报名参加。请关注子在川上光学公众号。详细内容请咨询13661915143(同微信号)
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    只看该作者 3楼 发表于: 2016-04-18
    好好跟实际设计结合, 定能理解其中的道理。
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    只看该作者 4楼 发表于: 2016-04-19
    写的很好
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    只看该作者 5楼 发表于: 2016-04-19
    这个只能在实践中慢慢学习了 {z.[tvE8h  
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    只看该作者 6楼 发表于: 2016-04-27
    光学得慢慢学习
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    只看该作者 7楼 发表于: 2016-05-03
    摘录要注明,不这样做不好
    离线fangjie803
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    只看该作者 8楼 发表于: 2016-10-25
    ”第六,利用折射球面的反常区。在一个光学系统中,负的发散面或负透镜常是为校正正透镜的像差而设置,它们只能是少数。因此,让正的会聚面处于反常区,使其在对光起会聚作用的同时,产生与发散面同号的像差就显的特别有利。设计者应善于利用这一性质。” %00k1 *$  
    Ybs=W< -  
    这句话中“利用折射球面的反常区”怎么理解
    离线fangjie803
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    只看该作者 9楼 发表于: 2016-10-25
    如何让它处于反常区