浙江大學(xué)幾何光學(xué)課件(望遠(yuǎn)鏡開始)

1、當(dāng)前位置：第七章 典型光學(xué)系統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡與轉(zhuǎn)像系統(tǒng) 本章要點(diǎn) 望遠(yuǎn)鏡與轉(zhuǎn)像系統(tǒng)1. 望遠(yuǎn)鏡的成像原理與放大率2. 望遠(yuǎn)鏡的分辨率與正常放大率3. 望遠(yuǎn)鏡的瞄準(zhǔn)精度4. 望遠(yuǎn)鏡的主觀亮度5. 望遠(yuǎn)鏡的光束限制6. 望遠(yuǎn)鏡的物鏡和目鏡，視度調(diào)節(jié)7. 望遠(yuǎn)鏡的棱鏡轉(zhuǎn)像系統(tǒng)、單組透鏡轉(zhuǎn)像系統(tǒng)和雙組透鏡轉(zhuǎn)像，場鏡的作用8. 光學(xué)系統(tǒng)外形尺寸計(jì)算（含棱鏡展開及空氣平板法）引言 典型光學(xué)系統(tǒng)包括 眼睛放大鏡顯微鏡望遠(yuǎn)鏡攝影系統(tǒng)投影與放映系統(tǒng) 7-4 望遠(yuǎn)鏡與轉(zhuǎn)像系統(tǒng) 望遠(yuǎn)鏡的成像原理 望遠(yuǎn)鏡由物鏡和目鏡組成，光學(xué)筒長=0。 筒長較長，有實(shí)像面，可加分劃板測量，用于觀察要加轉(zhuǎn)像系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。物鏡框?yàn)橥h(yuǎn)鏡系統(tǒng)的

2、孔闌，當(dāng)出瞳大于眼瞳時(shí)，眼瞳為孔闌，當(dāng)出瞳小于眼瞳時(shí)物鏡框?yàn)榭钻@。筒長較短，無實(shí)像面，不能用于測量。 眼瞳為孔闌，物鏡為漸暈光闌，有漸暈。它在系統(tǒng)像方的像位于物鏡與目鏡之間某處 望遠(yuǎn)鏡的放大率 望遠(yuǎn)鏡是目視光學(xué)系統(tǒng)，其放大率為視覺放大率：可見，當(dāng)物鏡的焦距大于目鏡的焦距時(shí)視覺放大。筒長。當(dāng)目鏡焦距一定時(shí)，視覺放大率大要求物鏡焦距長，導(dǎo)致筒長增大。當(dāng)像方視場角一定時(shí)，放大率越大物方視場越小。出瞳要與眼瞳匹配，當(dāng)放大率大時(shí)入瞳增大導(dǎo)致鏡筒增大。望遠(yuǎn)鏡的分辨率與正常放大率 望遠(yuǎn)鏡的正常放大率應(yīng)使望遠(yuǎn)鏡能分辨的眼睛也能分辨。 光學(xué)儀器的極限分辨角為，要求（眼睛的極限分辨角）得即為正常放大率。此時(shí)出瞳與

3、眼瞳相當(dāng)。 望遠(yuǎn)鏡的瞄準(zhǔn)精度 因?yàn)橥h(yuǎn)鏡有視覺放大作用，如果眼睛直接觀察時(shí)的瞄準(zhǔn)精度為，則通過望遠(yuǎn)鏡觀察時(shí)的瞄準(zhǔn)精度為。想一想：實(shí)際上望遠(yuǎn)鏡的放大率不一定都是正常放大率，針對不同的用途應(yīng)如何選擇其大?。客h(yuǎn)鏡的主觀亮度 主觀亮度指眼睛觀察到的像的明亮程度。望遠(yuǎn)鏡的主觀亮度對點(diǎn)光源和擴(kuò)展光源具有不同的特征。1.點(diǎn)光源：指引起視網(wǎng)膜上一個(gè)細(xì)胞感應(yīng)的光源，這時(shí)感覺到的明亮程度取決于光通量。設(shè)點(diǎn)光源發(fā)光強(qiáng)度為，觀察距離為，是眼睛的透過率，是望遠(yuǎn)鏡的透過率。眼睛直接觀察時(shí)接收的光通量為眼睛通過望遠(yuǎn)鏡觀察時(shí)接收的光通量為當(dāng)，進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡的光通量全部進(jìn)入眼瞳當(dāng)，進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡的光通量全部進(jìn)入眼瞳當(dāng)，進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡的光

4、通量不全進(jìn)入眼瞳應(yīng)取，有所以，高倍望遠(yuǎn)鏡具有增大點(diǎn)光源主觀亮度的作用。當(dāng)望遠(yuǎn)鏡入瞳一定時(shí)，隨倍數(shù)增大出瞳逐漸減小，至出瞳與眼瞳相當(dāng)時(shí)，繼續(xù)增大放大倍數(shù)不再影響主觀亮度。2.擴(kuò)展光源眼睛通過望遠(yuǎn)鏡觀察擴(kuò)展光源的主觀亮度取決于網(wǎng)膜上的照度。由照度公式,眼睛直接觀察時(shí)用望遠(yuǎn)鏡觀察時(shí)望遠(yuǎn)鏡像的亮度于是所以因?yàn)閷?shí)際的出瞳總不大于眼瞳，所以星星作為點(diǎn)光源，主觀亮度增大；天空是擴(kuò)展光源，主觀亮度減小。當(dāng)望遠(yuǎn)鏡倍數(shù)足夠高時(shí)，可能在白天看見星星。望遠(yuǎn)鏡的光束限制 伽利略望遠(yuǎn)鏡開普勒望遠(yuǎn)鏡眼瞳為孔徑光闌，物鏡為漸暈光闌物鏡為孔闌，目鏡如攔光則為漸暈光闌50%漸暈成像的物方半視場角為w，則想一想，伽利略望遠(yuǎn)鏡倍數(shù)為

5、什么不大？目鏡直徑由漸暈系數(shù)決定，視場光闌直徑為 望遠(yuǎn)鏡的物鏡 望遠(yuǎn)鏡的物鏡屬于長焦距中等孔徑小視場系統(tǒng)，主要校正軸上點(diǎn)像差，有折射式、反射式、折反射式三種。折射式有雙膠合物鏡、雙分離物鏡、三片式物鏡、內(nèi)調(diào)焦物鏡等。當(dāng)物鏡直徑大于60mm時(shí)不宜膠合。反射式可以做到很大的入瞳直徑，對材料無嚴(yán)格要求，筒長較短，完全無色差，但對表面質(zhì)量要求更高，通常用非球面。折反射式以球面或非球面反射鏡為基礎(chǔ)，再加上用于校正像差的折射元件，可以做到很高的成像質(zhì)量。 雙膠合望遠(yuǎn)物鏡cassegrain望遠(yuǎn)物鏡schmidt望遠(yuǎn)物鏡maksutov望遠(yuǎn)物鏡離軸反射物鏡離軸三反望遠(yuǎn)物鏡 望遠(yuǎn)鏡的目鏡屬于短焦距中等孔徑大視

6、場系統(tǒng)。 對于瞄準(zhǔn)、測量用望遠(yuǎn)鏡，為能使非正常眼亦能觀察，目鏡應(yīng)能作視度調(diào)節(jié)。 設(shè)調(diào)節(jié)量為,則,其中為遠(yuǎn)點(diǎn)距。若需要調(diào)節(jié)屈光度，。例如目鏡焦距25mm，調(diào)節(jié)屈光度， 要求工作距離不小于。注意工作距離不是焦距！ 望遠(yuǎn)鏡的轉(zhuǎn)像系統(tǒng) 伽利略望遠(yuǎn)鏡成正像但放大倍率小，開普勒望遠(yuǎn)鏡放大倍率可以大但成倒像，用于觀察時(shí)要加轉(zhuǎn)像系統(tǒng)。 1.棱鏡轉(zhuǎn)像系統(tǒng)：要求偶次反射，有利于減小筒長。 2.透鏡轉(zhuǎn)像系統(tǒng)：適用于筒長較長時(shí) 請看單組透鏡轉(zhuǎn)像系統(tǒng)，對于1倍單組轉(zhuǎn)像透鏡，筒長加長了4倍轉(zhuǎn)像透鏡的焦距。 想一想：場鏡k對總光焦度有貢獻(xiàn)嗎？其焦距應(yīng)該怎樣計(jì)算？ 雙組透鏡轉(zhuǎn)像系統(tǒng)使筒長加長更多。如果兩個(gè)轉(zhuǎn)像透鏡焦距相等，距

7、離為d，則筒長增加了。 轉(zhuǎn)像系統(tǒng)的孔徑光闌設(shè)在其內(nèi)部，對稱結(jié)構(gòu)使垂軸像差自動為零。 也需要加場鏡使o1與p共軛。 光學(xué)系統(tǒng)的外形尺寸計(jì)算 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先從高斯光學(xué)角度出發(fā)，作外形尺寸計(jì)算，即已知焦距、孔徑、視場，初步確定各獨(dú)立光組的焦距、間隔、口徑；若用到棱鏡，須確定棱鏡尺寸。為了便于計(jì)算，對棱鏡的計(jì)算采用等效空氣平板簡化計(jì)算方法，即（玻璃）棱鏡（玻璃）平板等效空氣平板 展開成等效空氣平板的實(shí)質(zhì)是在外形尺寸計(jì)算時(shí)不必考慮光線經(jīng)棱鏡的折射。 由圖可知，等效空氣平板的厚度又因?yàn)椋渲惺抢忡R的通光口徑，故如果分劃板比物鏡通光口徑小，如右圖，根據(jù)得，其中外形尺寸計(jì)算舉例：某放大倍率為24的開普勒

8、望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)物鏡到目鏡的長度為250mm，物方視場角2w1度48分，入瞳與物鏡重合，其放大率是正常放大率，試作外形尺寸計(jì)算。求兩焦距由得入瞳和出瞳大小根據(jù)正常放大率得分劃板直徑像方視場角由得出瞳距目鏡直徑設(shè)無漸暈，由得視度調(diào)節(jié)設(shè)調(diào)節(jié)5屈光度 攝影光學(xué)系統(tǒng)的焦距、相對孔徑與視場 返回 焦距決定像的大?。哼h(yuǎn)處近處大視場?。禾貙戠R頭，遠(yuǎn)攝鏡頭小視場大：全景鏡頭，廣角鏡頭相對孔徑與像面照度有關(guān) 焦距長時(shí)球差大，相對孔徑要小些大：強(qiáng)光鏡頭中等：普通鏡頭小：弱光鏡頭視場角能攝入接收面的視場角，由接收面大小決定是接收面的對角線長 攝影系統(tǒng)中的光束限制 返回 1.孔徑光闌是特設(shè)的可變光闌，一般在鏡頭內(nèi)部對稱面附

9、近。光圈數(shù)像面照度f數(shù)通常以為公比排列成等比級數(shù)：22.845.6811162232曝光量攝影時(shí)選擇光圈數(shù)和快門速度有兩種方式：光圈優(yōu)先：取決于被攝物是全景還是特定，根據(jù)景深要求選擇光圈數(shù)。快門優(yōu)先：取決于被攝物是靜止的還是運(yùn)動的運(yùn)動速度如何。2.視場光闌攝影光學(xué)系統(tǒng)的視場光闌就是接收面，如底片框或圖像傳感器成像面。3.漸暈光闌由于攝影光學(xué)系統(tǒng)視場、孔徑都很大，遠(yuǎn)離孔徑光闌的透鏡常要攔光，否則易造成透鏡口徑太大，笨重不便，而且軸外寬光束像差也會影響像質(zhì)。在最大視場最大相對孔徑時(shí)攔掉50%是常見的，有時(shí)也可以攔剩30%。如右圖同樣光圈數(shù)時(shí)不同視場漸暈不同同樣視場不同光圈數(shù)漸暈也不同攝影光學(xué)系統(tǒng)的

10、景深和幾何焦深返回 1. 攝影光學(xué)系統(tǒng)的景深 景深指當(dāng)調(diào)焦于某一對象時(shí)，前后能成清晰像的空間深度。 攝影光學(xué)系統(tǒng)的景深公式： 所以，對準(zhǔn)距離遠(yuǎn)，則景深大；光圈數(shù)大，相對孔徑小，則景深大；焦距短，則景深大。 2.幾何焦深 如果調(diào)焦不準(zhǔn)，在景像平面上得一彌散斑。若將景像平面前后移動，彌散斑的大小看起來仍為一點(diǎn)。這時(shí)景像平面移動的范圍稱幾何焦深。 由圖可見，一般光瞳放大率，對無窮遠(yuǎn)物攝影時(shí) f數(shù)越大，越允許調(diào)焦不準(zhǔn)。幾何焦深可作為軸向像差的允差。攝影物鏡的分辨率返回 根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)的分辨率，像面上的最小辨距為。攝影系統(tǒng)的分辨率常用每毫米能區(qū)分的線條數(shù)表示，即對人眼最靈敏的555nm波長，當(dāng)然視場邊緣的

11、會有所降低。實(shí)際上，由于漸暈、像差，加之圖像接收器本身的分辨率限制，一般達(dá)不到上述分辨本領(lǐng)。膠片相機(jī)視場中心的鑒別率可以做到每毫米60線對以上，數(shù)碼相機(jī)視場中心的鑒別率有的可以做到每毫米120線對以上。對于裝配好的鏡頭可用鑒別率板來檢驗(yàn)，如下圖所示。 想一想：從公式看，要達(dá)到實(shí)際的分辨本領(lǐng)，需要的相對孔徑是很小的，為什么攝影系統(tǒng)的相對孔徑都比較大呢？攝影鏡頭及其拍攝效果返回cooke攝影物鏡tessar攝影物鏡雙高斯攝影物鏡遠(yuǎn)距型攝影物鏡反遠(yuǎn)距攝影物鏡魚眼物鏡標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的視場角和人眼相當(dāng)，可以拍出人眼看起來很自然的照片，而不會在照片上附加任何感覺。 廣角鏡頭具有更大的視場角，善于營造方向線，拍出

12、的照片具有空間延伸感。由于近大遠(yuǎn)小的透視效果，用于拍攝人物要注意人物的變形。 魚眼鏡頭是廣角鏡頭的極端，它不滿足理想的物像關(guān)系，而是具有很大的負(fù)畸變，可以把180度甚至更大的視場攝入畫面。 遠(yuǎn)攝鏡頭具有把距離拉近的效果，并且由于景深小，可以突出畫面上的被攝主體，而使背景變得簡潔。 焦距在70mm至100mm左右的鏡頭在遠(yuǎn)攝鏡頭家族中焦距算是短的，特別適合拍攝人像特寫，又叫人像鏡頭。 焦距在100mm至135mm的中等焦距遠(yuǎn)攝鏡頭在微距下特別善于表現(xiàn)物體的細(xì)節(jié)與質(zhì)感。焦距在200mm左右的中長焦距遠(yuǎn)攝鏡頭常用于拍攝遠(yuǎn)處的新聞畫面，如報(bào)道體育比賽等。 焦距為300至500mm甚至更長的遠(yuǎn)攝鏡頭是新

13、聞報(bào)道、野生動物攝影的重要創(chuàng)作工具。 一些鏡頭被稱為快速鏡頭，它在同樣焦距下具有更大的相對孔徑，因而可以以更短的曝光時(shí)間捕捉畫面。 投影及放映光學(xué)系統(tǒng)返回 投影及放映光學(xué)系統(tǒng)由于要成放大像，為了保證一定的像面照度，通常要加照明系統(tǒng)。因此，其光學(xué)系統(tǒng)包括照明系統(tǒng)和成像系統(tǒng)兩部分。 照明系統(tǒng)的類型有透射光照明和反射光照明，前者包括電影放映機(jī)、放大機(jī)及一些透射照明投影系統(tǒng)，后者有反射投影儀、某些液晶投影系統(tǒng)等。 投影或放映系統(tǒng)和照明系統(tǒng)的關(guān)系返回 為了使被放映的物面得到均勻的照明，投影或放映系統(tǒng)和照明系統(tǒng)應(yīng)滿足一定的位置關(guān)系或光瞳匹配關(guān)系。 設(shè)物面上亮度,放映系統(tǒng)透過率像面照度放映物鏡通常成放大像，

14、很小，所以于是其中為成像光束在出瞳上所截面積考慮到通常w很小，要使像面照度均勻，必須使各視場的s相同。任意安置時(shí)，光源c1a1b1成像于c1a1b1，所有光通量均在陰影之內(nèi)。圖片為a2b2c2，a2的成像光束為a2pq，c2的成像光束為c2p1q1所以c2比a2照度低。如果要實(shí)現(xiàn)像面照度均勻，應(yīng)采用類似于顯微鏡系統(tǒng)的柯拉照明方式，即照明系統(tǒng)的孔徑光闌與成像系統(tǒng)的視場光闌共軛，照明系統(tǒng)的視場光闌與成像系統(tǒng)的孔徑光闌共軛。在這里，應(yīng)該是光源像位于成像系統(tǒng)的孔闌處，而圖片位于照明系統(tǒng)的孔闌處。如果把聚光鏡和成像物鏡都看成是單薄透鏡的話，應(yīng)該圖片和聚光鏡靠在一起，光源像與成像物鏡重合。 此時(shí)由于所以可

15、見對于反射放映，除了需用大相對孔徑外，還必須提供充分、均勻的照明。 對照明系統(tǒng)的要求 返回 為了提供充分均勻的照明，要求即聚光鏡有二片式、三片式，為了提高光能利用率，還常在光源后加反射鏡。如果是液晶投影的照明系統(tǒng)，除了要滿足光瞳匹配關(guān)系外，還必須形成遠(yuǎn)心光路，當(dāng)然投影系統(tǒng)也應(yīng)為遠(yuǎn)心光路。 寬銀幕鏡頭 返回 寬銀幕鏡頭是兩個(gè)互相垂直的方向具有不同放大倍率的鏡頭，一般采用柱面透鏡實(shí)現(xiàn)。 單個(gè)柱面透鏡二方向的像不重合，必須成對使用，組成望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)。這時(shí)一個(gè)方向=2,另一個(gè)方向相當(dāng)于平板。 由于放映距離并非無窮遠(yuǎn)，需要調(diào)節(jié)兩柱面透鏡的距離使兩個(gè)像重合。 知識要點(diǎn)：1. 球差概念，軸向球差與垂軸球差，初

16、級球差與高級球差2. 球差曲線，具有初級球差和二級球差時(shí)的特征3. 單個(gè)折射球面的球差特征，三個(gè)無球差點(diǎn)、反常區(qū)與半反常區(qū)，齊明透鏡設(shè)計(jì)4. 初級球差與孔徑的關(guān)系，第一賽得和數(shù)，整體縮放對像差的影響5. 薄透鏡與簡單薄透鏡系統(tǒng)的球差特征、最小球差形狀6. 平行平板的球差. 正弦條件，等暈成像和等暈條件 2. 軸外像差概念3. 彗差的產(chǎn)生、度量、現(xiàn)象4. 像散與像面彎曲的產(chǎn)生、現(xiàn)象、像散與場曲的度量與曲線5. 畸變的產(chǎn)生、現(xiàn)象、畸變的度量與畸變曲線6. 初級軸外像差與孔徑、視場的關(guān)系，第三、四、五賽得和數(shù)7. 匹茲凡面彎曲及其校正方法引言 實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)的成像是不完善的，光線經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)各表面?zhèn)鬏敃?/p>

17、形成多種像差，使成像產(chǎn)生模糊、變形等缺陷。像差就是光學(xué)系統(tǒng)成像不完善程度的描述。光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要工作就是要校正這些像差，使成像質(zhì)量達(dá)到技術(shù)要求。光學(xué)系統(tǒng)的像差可以用幾何像差來描述，包括： 8-1 球差 球差的概念 如圖：軸上點(diǎn)a發(fā)出的某孔徑帶的光線與近軸光線交于不同點(diǎn)，形成球差。 軸向球差垂軸球差當(dāng)對于某孔徑帶有時(shí)稱為對這個(gè)孔徑帶消球差。存在球差時(shí)，在像面上會產(chǎn)生圓形彌散斑 初級球差與高級球差 顯然，球差是半孔徑角u或光線入射高度h的函數(shù)。將其按級數(shù)展開，并且考慮到它的軸對稱性，有或其中第一項(xiàng)稱為初級球差，后面各項(xiàng)依次稱為二級球差、三級球差等。初級球差以外的各項(xiàng)統(tǒng)稱為高級球差。 具有初級

18、球差與二級球差時(shí)的特征 或很小很小，為近軸區(qū)，或很小，僅有初級量，稱seidel區(qū)，只需要計(jì)算一條邊光即可確定公式中的系數(shù)?；蛴幸欢ù笮。拇雾?xiàng)不可忽略，得僅有初級和二級像差時(shí)的公式是邊光入射高度。若對邊光校正球差，即時(shí)球差為零，得當(dāng)時(shí)取得極值最大剩余球差為或很大時(shí)，需要計(jì)算更多的光線，例如到三級，這時(shí)當(dāng)全孔徑和0.707孔徑校正球差后，0.85孔徑帶具有最大剩余球差。 球差曲線 有兩種球差曲線：關(guān)系曲線關(guān)系曲線 單個(gè)折射球面的球差和球差分布 推導(dǎo)可得，對光學(xué)系統(tǒng)中某折射球面有其中第一項(xiàng)將物方球差以一個(gè)放大倍率傳遞到像面，表示物方球差對像空間的貢獻(xiàn)；第二項(xiàng)是該表面對最后球差的貢獻(xiàn)。其中折射球面

19、的球差分布系數(shù)為式中符號如圖：令，得三個(gè)無球差點(diǎn)：，將物空間分為四個(gè)區(qū)間。 經(jīng)分析可得下列結(jié)論： 折射面對光束起會聚作用時(shí)產(chǎn)生負(fù)球差，起發(fā)散作用時(shí)產(chǎn)生正球差，但“反常區(qū)”情況相反。 （或 )的面對光束起會聚作用，稱會聚面（或）的面對光束起發(fā)散作用，稱發(fā)散面 但在半反常區(qū)情況相反，會聚面起發(fā)散作用，發(fā)散面起會聚作用 總之，會聚面產(chǎn)生負(fù)球差，發(fā)散面產(chǎn)生正球差，反常區(qū)和半反常區(qū)相反球心到齊明點(diǎn)稱反常區(qū) 頂點(diǎn)到球心稱半反常區(qū) 齊明點(diǎn)、齊明面與齊明透鏡 一對齊明點(diǎn)：此時(shí)必為實(shí)物成虛像或虛物成實(shí)像。此時(shí)該面不產(chǎn)生球差，稱齊明面。加同心面可得齊明透鏡。齊明透鏡成組使用，常在測量儀器中用于擴(kuò)大孔徑，如右圖 初

20、級球差，第一賽得和數(shù) 僅有初級量的區(qū)域稱賽得(seidel)區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)有，得式中稱初級球差分布系數(shù)稱初級球差系數(shù)，第一賽得和數(shù)當(dāng)物方無球差時(shí)比例關(guān)系：，因此，與前面的展開式一致。整體縮放：指系統(tǒng)中所有線性量均乘以一個(gè)相同的倍數(shù)，而所有角度量不變。 根據(jù)比例關(guān)系，球差隨整體縮放線性變化。這對于實(shí)際球差、高級球差和其他像差也正確。 薄透鏡與薄透鏡系統(tǒng)的初級球差 薄透鏡是最簡單的光學(xué)系統(tǒng)，它的球差可以寫成結(jié)構(gòu)參數(shù)的函數(shù)即這里當(dāng)光焦度、物距一定時(shí)，也可寫成正透鏡恒產(chǎn)生負(fù)球差，負(fù)透鏡恒產(chǎn)生正球差，當(dāng)入、出射光線關(guān)于透鏡對稱時(shí)，球差取得極值（絕對值最?。?，此時(shí)的透鏡形狀為最小球差形狀。 單個(gè)薄透鏡不可

21、能消球差！對于薄透鏡系統(tǒng)有：其中a可用表示。對于貼合薄系統(tǒng)，各面的入射高度相等。1.雙膠合透鏡，當(dāng)二透鏡光焦度根據(jù)色差分配一定，只有一個(gè)自由變量，仍得拋物線關(guān)系，能否校正球差要看玻璃對挑選是否合適。2. 微小間隔的雙分離透鏡，當(dāng)光焦度一定時(shí)，還有二個(gè)自由變量，除校正球差外還可校正另一種像差。 平行平板的球差 平行平板的球差由實(shí)際光線的軸向位移和近軸光線的軸向位移決定。實(shí)際光軸向位移平行平板的球差近軸光軸向位移平行平板的初級球差，可得平行平板的球差規(guī)律：1.平行平板恒產(chǎn)生正球差，只能以產(chǎn)生負(fù)球差的系統(tǒng)補(bǔ)償之。當(dāng)且僅當(dāng)光線垂直于平板表面入射時(shí)球差零。2.，說明平板厚則球差大。3.，平板雖薄但孔徑大

22、，球差也大，如高倍顯微鏡物鏡的蓋玻片。 預(yù)備知識： 主光線：某視場點(diǎn)發(fā)出的通過入瞳中心的實(shí)際光線第一近軸光線：軸上物點(diǎn)a發(fā)出的通過入瞳邊緣點(diǎn)的“近軸”光線第二近軸光線：軸外某視場點(diǎn)發(fā)出的通過入瞳中心的“近軸”光線子午平面：包含物點(diǎn)和光軸的平面稱子午平面弧矢平面：包含主光線并與子午平面垂直的平面稱弧矢平面輔軸：軸外點(diǎn)和球心的連線稱為該折射球面的輔軸上光線：軸外點(diǎn)發(fā)出通過某孔徑帶上邊緣的光線稱某孔徑帶的上光線下光線：軸外點(diǎn)發(fā)出通過某孔徑帶下邊緣的光線稱某孔徑帶的下光線前光線：軸外點(diǎn)發(fā)出通過某孔徑帶前邊緣的光線稱某孔徑帶的前光線后光線：軸外點(diǎn)發(fā)出通過某孔徑帶后邊緣的光線稱某孔徑帶的后光線想一想：你能

23、在圖中找出對應(yīng)光線或平面嗎？ 8-2 正弦條件和等暈條件 正弦條件 首先我們考慮離光軸很近的軸外點(diǎn)，稱近軸軸外點(diǎn)。 設(shè)軸上物點(diǎn)aa能以任意寬光束完善成像，則垂軸方向的近軸軸外點(diǎn)bb也能以寬光束完善成像需滿足的條件稱正弦條件。正弦條件,也可寫成當(dāng)物距為無窮遠(yuǎn)時(shí)，經(jīng)公式變換，可將正弦條件寫成?？梢宰C明，齊明點(diǎn)滿足正弦條件。 等暈成像和等暈條件 實(shí)際由于球差存在，只能要求近軸軸外點(diǎn)具有和軸上點(diǎn)a相同的成像缺陷。此時(shí)稱等暈成像，需要滿足的條件稱等暈條件：當(dāng)物在無窮遠(yuǎn)時(shí)化為當(dāng)球差為零時(shí)，等暈條件化為正弦條件。當(dāng)不滿足等暈條件時(shí)，軸上點(diǎn)與近軸軸外點(diǎn)成像缺陷不等，用正弦差表示：當(dāng)物在無窮遠(yuǎn)時(shí)有正弦差與孔闌位

24、置有關(guān)，當(dāng)球差不為零時(shí)，可以找到某孔闌位置使正弦差為零。正弦差表征光學(xué)系統(tǒng)不滿足等暈條件的程度。當(dāng)正弦差不為零時(shí)，軸外點(diǎn)存在彗差。 8-3 軸外像差 由于折射球面存在球差和像面彎曲，使軸外點(diǎn)衍生出一系列像差。局部放大可畫出各種軸外像差 彗差 當(dāng)系統(tǒng)不滿足等暈條件時(shí)，軸外點(diǎn)存在彗差。上下光線的交點(diǎn)偏離主光線：子午彗差前后光線的交點(diǎn)偏離主光線：弧矢彗差利用這些光線與高斯像面的交點(diǎn)高度來計(jì)算，其中前后光線關(guān)于子午面對稱，它們與理想像面的交點(diǎn)高度必相等各環(huán)帶上下、前后光線的會聚點(diǎn)相對于主光線不同，孔徑大的偏離大，靠近主光線的偏離小，所以僅有彗差時(shí)，將形成彗星狀的彌散斑。 不同孔徑u有不同的彗差，不同視

25、場w有不同的彗差，所以彗差和孔徑、視場都有關(guān)。 像散和像面彎曲 對于寬光束，軸外主光線和共軸系統(tǒng)的光軸不重合，使出射光束失去對稱，產(chǎn)生彗差、像散和像面彎曲；對于細(xì)光束，彗差為零，但像散和像面彎曲仍然存在。子午細(xì)光束像點(diǎn)在主光線上，弧矢細(xì)光束像點(diǎn)在主光線和輔軸的交點(diǎn)上，兩者之軸向距離為像散。當(dāng)視場由小變大時(shí)，子午細(xì)光束像點(diǎn)和弧矢細(xì)光束像點(diǎn)會偏離高斯像面。如果把各視場的子午細(xì)光束像點(diǎn)或弧矢細(xì)光束像點(diǎn)連起來，將會得到彎曲的像面，這就是像面彎曲。左圖是對某具有很大像散和像面彎曲的光學(xué)系統(tǒng)的計(jì)算結(jié)果，表示了不同位置處的軸上點(diǎn)與軸外點(diǎn)單色光彌散斑，第一行是軸上點(diǎn)產(chǎn)生的彌散斑，第二行是軸外點(diǎn)產(chǎn)生的彌散斑，第

26、三行數(shù)字表示位置，單位是微米。計(jì)算一條主光線，即可按下式計(jì)算并畫出像散與像面彎曲曲線： 本圖形由軟件ga畫出曲線中縱軸是視場，橫軸是像面彎曲。將子午像面彎曲(用t表示)和弧矢像面彎曲(用s表示)畫在一起，即可知道像散，不必另畫像散曲線。想一想：若像散為零，像面彎曲是否存在？像散為零時(shí)，子午細(xì)光束像點(diǎn)和弧矢細(xì)光束像點(diǎn)重合，但不與高斯像面重合，所以像面彎曲仍然存在，這種像面彎曲叫匹茲凡面彎曲。 畸變 由圖可見，當(dāng)孔闌位置移動，主光線與高斯像面交點(diǎn)高度變化，引起像的變形?；儍H是像的變形，不影響像的清晰度。有些光學(xué)系統(tǒng)只對清晰度要求高，對變形的要求可以降低。實(shí)際像高比理想像高大，稱正畸變，反之稱負(fù)畸

27、變。根據(jù)畸變的正負(fù)，等距的同心圓將會變成不同形狀的不等距的同心圓，正方網(wǎng)格也會變成枕形或桶形?？捎媒^對畸變或相對畸變來度量畸變的大小。 絕對畸變又稱線畸變： 相對畸變是實(shí)際放大率與理想放大率的相對誤差：畸變曲線如右圖。本圖形由軟件ga畫出畸變特征： 1. 全對稱系統(tǒng)（結(jié)構(gòu)對稱，物像對稱），不產(chǎn)生畸變；2. 孔闌與之重合的接觸薄系統(tǒng)，不產(chǎn)生畸變（主光線通過系統(tǒng)中心，沿理想方向射出）；3. 對于單薄透鏡，光闌前移負(fù)畸變，光闌后移正畸變。因此，畸變與光闌位置有關(guān)。 初級軸外像差 光學(xué)系統(tǒng)的初級軸外像差也可以用賽得和數(shù)來表示。一共有5個(gè)賽得和數(shù)。除了球差部分的第一賽得和數(shù)外，還有第二賽得和數(shù)至第五賽得

28、和數(shù)，它們分別是。 初級彗差初級像散與像面彎曲初級畸變其中所以 匹茲凡面彎曲 當(dāng)像散為零即時(shí)，仍有，稱為匹茲凡面彎曲。這里，即第四賽得和數(shù)也叫匹茲凡和。 下面通過分析簡單系統(tǒng)的匹茲凡和研究匹茲凡和的校正方法。 單個(gè)薄透鏡的匹茲凡和 單薄透鏡的由所決定 與同號，與薄透鏡形狀無關(guān)。一般不為零。所以單薄透鏡不能校正匹茲凡和。薄系統(tǒng)的匹茲凡和接觸的薄系統(tǒng)一般總光焦度0，折射率相差不大，匹茲凡和不可能為零。分離的薄系統(tǒng)正正分離對校正更不利，正負(fù)分離可校正單厚透鏡的匹茲凡和中實(shí)際若同號使，則可校正匹茲凡和。設(shè)該厚透鏡要校正則這樣一塊厚透鏡可看成正透鏡+平板+負(fù)透鏡結(jié)論：正負(fù)光焦度的分離是校正匹茲凡和的唯一

29、方法色差1. 位置色差的產(chǎn)生與現(xiàn)象，位置色差的度量與色差曲線，位置色差與球差的異同2. 三色球差曲線，二級光譜概念3. 倍率色差的產(chǎn)生、度量、現(xiàn)象4. 初級位置色差與初級倍率色差，與孔徑、視場的關(guān)系，第一色差和數(shù)與第二色差和數(shù)5. 平行平板的位置色差6. 單薄透鏡與薄系統(tǒng)的位置色差特征及倍率色差特征，位置色差、倍率色差的校正色差 位置色差 由于同種材料對不同波長具有不同的折射率，根據(jù)單個(gè)折射球面的物像位置關(guān)系公式，對同一物方截距將算出不同的像方截距，導(dǎo)致位置色差。 對復(fù)色光成像的儀器要求對主色光校正單色像差，對成像光譜的兩端校正色差。 位置色差的度量與色差曲線 對近軸區(qū)，一般有寫成級數(shù)式對某一

30、環(huán)帶稱消色差色差曲線可以畫成形式或形式，大多數(shù)軟件是將三種色光球差曲線畫在一起，以主色光像面為基準(zhǔn)，稱三色球差曲線。 設(shè)，若對0.7帶光消色差，則有本圖形由軟件ga畫出想一想：在消色差環(huán)帶，f光與c光像點(diǎn)重合，它們能否與d光像點(diǎn)重合？為什么？位置色差是對兩種色光而言，在某孔徑帶校正了位置色差后，兩種色光像點(diǎn)與主色光的像點(diǎn)之間的距離稱二級光譜。位置色差與球差的比較： 左圖是不同位置時(shí)軸上點(diǎn)復(fù)色光和單色光形成的彌散斑，可見：位置色差和球差都是軸上點(diǎn)像差位置色差和球差都產(chǎn)生圓形彌散斑位置色差產(chǎn)生彩色圓形彌散斑，球差產(chǎn)生單色圓形彌散斑 倍率色差 波長變化引起材料的折射率變化，繼而引起光學(xué)系統(tǒng)的放大倍率

31、變化，像的大小隨之變化。在高斯像面上度量有倍率色差，即f光和c光與高斯像面交點(diǎn)高度之差。像散場曲和倍率色差同時(shí)存在彗差和倍率色差同時(shí)存在 初級位置色差 初級位置色差為即由物方色差和系統(tǒng)內(nèi)各面的貢獻(xiàn)所決定，其中是各面的初級位置色差分布系數(shù)。當(dāng)時(shí)其中為第一色差和數(shù)，?？梢娛钱a(chǎn)生色差的原因。平行平板的初級位置色差 平行平板的初級位置色差為所以平行平板恒產(chǎn)生正色差，當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)不產(chǎn)生色差。單薄透鏡與薄系統(tǒng)的位置色差 經(jīng)推導(dǎo)有可見正透鏡恒產(chǎn)生負(fù)色差，負(fù)透鏡恒產(chǎn)生正色差，色差的大小與物距(像距)有關(guān)。對薄系統(tǒng)有可見某透鏡對位置色差的貢獻(xiàn)和它所處的位置有關(guān)，在第一近軸光入射高度大的地方貢獻(xiàn)較大，反之產(chǎn)生色差較

32、小。想一想：場鏡對位置色差的貢獻(xiàn)如何？ 初級倍率色差 初級倍率色差為，為初級倍率色差分布系數(shù)?？梢姵跫壉堵噬钜彩怯晌锓缴詈拖到y(tǒng)中各面的黃貢獻(xiàn)決定。當(dāng)時(shí)有，為第二色差和數(shù)。，它是初級倍率色差產(chǎn)生的原因。單薄透鏡與薄系統(tǒng)的初級倍率色差 對單薄透鏡有可見當(dāng)為零時(shí)，必有h=0, 此時(shí)自動為零當(dāng)單片不為零時(shí)，要校正，只有即孔闌與之重合對于接觸薄系統(tǒng)，認(rèn)為不變，有校正倍率色差要求，與校正位置色差一致。所以，校正位置色差的同時(shí)也校正了倍率色差當(dāng)即孔闌與之重合時(shí)，不論位置色差如何都能校正倍率色差. 色差的校正 考慮雙膠合及微小間隔的雙分離組，要校正位置色差應(yīng)有可見與必須異號，必須用不同牌號玻璃，且其阿貝常

33、數(shù)之差應(yīng)盡可能大。 想一想：為什么要用不同牌號玻璃？若用同種玻璃將得到什么系統(tǒng)？若有附加棱鏡組方程組將怎樣改寫？ 對于有一定間隔d的分離透鏡系統(tǒng)，方程應(yīng)變?yōu)槠渲幸谰唧w情況而定，當(dāng)物方為無窮遠(yuǎn)時(shí)有分離透鏡系統(tǒng)的校正倍率色差的方程與校正位置色差不同，為因此當(dāng)位置色差校正后，倍率色差不能自動為零。經(jīng)分析可知：分離透鏡系統(tǒng)要同時(shí)校正兩種色差，必須每一鏡組本身校正色差。 初級色差與孔徑、視場的關(guān)系 由公式可知可見近軸光存在初級位置色差初級倍率色差與視場一次方成比例，當(dāng)視場較小時(shí)就會受到影響波相差4. 光學(xué)系統(tǒng)的像差容限1. 波像差概念，瑞利判據(jù)，與幾何像差關(guān)系，離焦原則2. 參考點(diǎn)移動引起的波像差，焦深

34、3. 色差引起的波像差，球色差、幾何色差與波色差的關(guān)系5. 光學(xué)系統(tǒng)的像質(zhì)評價(jià)（幾何像差曲線、點(diǎn)列圖、波像差、傳遞函數(shù)）6. 光學(xué)系統(tǒng)的像質(zhì)檢驗(yàn)（星點(diǎn)檢驗(yàn)、分辨率、傳遞函數(shù)，波面測量）10-1 波像差及其與幾何像差的關(guān)系 光線波面的法線 波像差實(shí)際波面對理想波面的偏離軸上點(diǎn)a以單色光成像存在球差,am交理想波面于m，即為波差。（以理想波面為基準(zhǔn)，右負(fù)左正）一、軸上點(diǎn)的波像差及其與球差的關(guān)系 球差相當(dāng)?shù)牟ㄏ癫顬橐評2為縱坐標(biāo)，以l為橫坐標(biāo)的球差曲線與縱軸所圍面積的一半 【推導(dǎo)】當(dāng)物方無窮遠(yuǎn)時(shí)，u=h/f討論1.當(dāng)僅有初級量時(shí)以波長為單位時(shí)，邊緣處波像差最大。移動接收面，以接收面為基準(zhǔn)，則球差將改

35、變，波像差曲線隨之改變。稱之為離焦離焦， 2. 當(dāng)有初級和二級球差時(shí)當(dāng)，當(dāng)對邊光校正球差時(shí)，0.707帶光有最大剩余球差若離焦，使圖中三部分面積相同，則應(yīng)軸向離焦，此時(shí)3. 若再有三級以上球差，則像差平衡的原則是：盡可能離焦后有多個(gè)大小相等、符號相反的小面積以下動畫是一個(gè)實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量隨離焦量變化的情況 二、軸外點(diǎn)的波像差及其與垂軸像差的關(guān)系 軸外任意一點(diǎn)的像差，可以用兩個(gè)分量表示 波差w應(yīng)表示成與這兩個(gè)分量之間的關(guān)系可導(dǎo)出沿子午截線的波像差推導(dǎo)曲線對sinu軸所圍的面積表征波像差的大小。參考點(diǎn)為高斯像點(diǎn).但高斯像點(diǎn)亦不一定是最佳參考點(diǎn)離焦離焦垂軸離焦：對各條光線y均改變同樣值。-坐標(biāo)平

36、移沿軸離焦：縱軸轉(zhuǎn)一角度,以形成盡可能相等的大小相同、符號相反的小面積注意 1. 垂軸離焦只為評價(jià)像質(zhì)，軸向離焦才為確定最佳像面位置。2. 沿軸離焦只能對某一視場而言，不同的視場有不同的沿軸離焦要求，不能同時(shí)滿足。3. 軸向離焦中與也不能同時(shí)滿足。應(yīng)尋求最佳平衡10-2 波像差的一般表示式 波面等光程面，等光程面的變形波像差。光學(xué)系統(tǒng)的物方光線由 y,決定，像方光線由 y,決定考慮光學(xué)系統(tǒng)是旋轉(zhuǎn)對稱光束關(guān)于子午面對稱當(dāng)y=0時(shí)為軸上點(diǎn) 所以波差的一般表達(dá)式式中第一行為軸向離焦與垂軸離焦項(xiàng)，第二行為初級單色像差引起的波像差，第三行為二級單色像差引起的波像差。計(jì)算時(shí)應(yīng)根據(jù)所取孔徑、視場大小確定應(yīng)取

37、的項(xiàng)10-3 參考點(diǎn)移動引起的波像差，焦深 由軸向離焦：垂軸離焦：當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)為理想系統(tǒng)時(shí)，高斯面上波像差為零。若像面移動l，則可按上式計(jì)算新的w。若則可認(rèn)為該系統(tǒng)仍為理想系統(tǒng)。這時(shí)焦深為2l。由上可得所以焦深與像方孔徑有關(guān)。像方孔徑大則焦深小。例：10-4 色差的波像差表示 一、波色差幾何像差w某一孔徑帶的光線與近軸光線的光程之差。二.（d-d）法求波色差的優(yōu)點(diǎn) 1. 不需再計(jì)算f、c的實(shí)際光路； 2. 校正wfc，可通過n的改變達(dá)到，而保持nd不變3. 通過修改rk使dk改變，可以校正殘余的wfc4. 計(jì)算精度較高10-5 球色差、幾何色差與波色差的關(guān)系 一、球色差 邊光環(huán)帶的f、c波面相交

38、，但f、c光由于球差存在，在其它環(huán)帶波面不相交，稱球色差。 二、幾何色差與波色差的關(guān)系 一般光學(xué)系統(tǒng)：，校正色差要求：此時(shí) 當(dāng)0.707環(huán)帶相當(dāng)于 校正色差幾何色差帶光消 波色差邊光消，0.707帶有最大剩余波色差，該最大值為極小。 10-6 光學(xué)系統(tǒng)的像差容限 像差校正到什么程度的像差是允許的？（根據(jù)使用條件） 一、小像差系統(tǒng)（如目視光學(xué)儀器）瑞利判據(jù)（要求）1. 色差2. 球差當(dāng)u很小，當(dāng)u有一定大小，（邊光不一定恰好校正到零，允許殘余1倍焦深）3. 正弦差 以上是小視場系統(tǒng)容限，以下是大視場系統(tǒng)容限弧矢彗差4. 像散5. 像面彎曲：在人眼調(diào)節(jié)范圍之內(nèi)6. 畸變7. 倍率色差：二、大像差系

39、統(tǒng)（如攝影物鏡）應(yīng)校正全部像差此時(shí)不可用瑞利判據(jù)，而要求 畸變24% （要求觀察者看不出像的明顯變形） 10-7像質(zhì)評價(jià)方法 一、幾何像差曲線 1、球差曲線： 球差曲線縱坐標(biāo)是孔徑，橫坐標(biāo)是球差（色球差），使用這個(gè)曲線圖，一要注意球差的大小，二要注意曲線的形狀特別是代表幾種色光的幾條曲線之間的分開程度，如果單根曲線還可以，但是曲線間距離很大，說明系統(tǒng)的位置色差很嚴(yán)重。2、軸外細(xì)光束像差曲線 這一般是由兩個(gè)曲線圖構(gòu)成圖中左邊的是像散場曲曲線，右邊的是畸變，不同顏色表示不同色光，t和s分別表示子午和弧矢量，同色的t和s間的距離表示像散的大小，縱坐標(biāo)為視場，右圖橫坐標(biāo)是場曲，左圖是畸變的百分比值，左

40、圖中幾種不同色曲線間距是放大色差值。二、點(diǎn)列圖 由一點(diǎn)發(fā)出的許多光線經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后，因像差使其與像面的交點(diǎn)不再集中于同一點(diǎn)，而形成了一個(gè)散布在一定范圍的彌散圖形，稱為點(diǎn)列圖。，點(diǎn)列圖是在現(xiàn)代光學(xué)設(shè)計(jì)中最常用的評價(jià)方法之一。圖中的幾個(gè)圖分別表示給定的幾個(gè)視場上不同光線與像面交點(diǎn)的分布情況。使用點(diǎn)列圖，一要注意下方表格中的數(shù)值，值越小成像質(zhì)量越好。二根據(jù)分布圖形的形狀也可了解系統(tǒng)的幾何像差的影響，如，是否有明顯像散特征，或彗差特征，幾種色斑的分開程度如何，有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者可以根據(jù)不同的情況采取相應(yīng)的措施。rms radius：均方根半徑值；geo radius：幾何半徑（最大半徑）三、傳遞函數(shù) 調(diào)制傳

41、遞函數(shù)mtf：一定空間頻率下像的對比度與物的對比度之比。能反映不同空間頻率、不同對比度的傳遞能力。一般而言，高頻傳遞函數(shù)反映了物體細(xì)節(jié)傳遞能力，低頻傳遞函數(shù)反映物體輪廓傳遞能力，中頻傳遞函數(shù)反映對物體層次的傳遞能力。 1、mtf曲線圖 圖中不同色的曲線表示不同視場的復(fù)色光（白光）mtf曲線，t和s分別表示子午和弧矢方向，最上方黑色的曲線是衍射極限。橫坐標(biāo)是空間頻率lp/mm（每毫米線對），縱坐標(biāo)是對比度，最大是1。曲線越高，表明成像質(zhì)量越好。2、傳函與離焦關(guān)系曲線圖 此圖表明對設(shè)定空間頻率不同視場的子午、弧矢mtf與離焦量的關(guān)系，圖中橫坐標(biāo)是離焦量，縱坐標(biāo)是對比度，通過此圖可以看出各視場的最佳

42、焦面是否比較一致，mtf是否對離焦比較敏感。此圖在光學(xué)設(shè)計(jì)后期，精細(xì)校正時(shí)很有用。四、波像差 1、光程差曲線 圖中幾個(gè)曲線圖分別是不同視場子午和弧矢方向上的光程差，不同顏色表示不同色光。下方表格的數(shù)據(jù)為縱坐標(biāo)（光程差）的最大值，單位一般用波長。 2、波面三維圖 此圖是設(shè)定視場和色光的波像差三維分布圖，下方表格中的數(shù)字給出了波差的大小 peak to valley 波差的峰谷值（最大最?。﹔ms 波差均方根值3、干涉圖 這是模擬系統(tǒng)波差在干涉儀上測出的干涉圖圖形。圖中給出的是設(shè)定視場和色光的干涉圖。 10-8光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)檢驗(yàn)簡介 一、星點(diǎn)檢驗(yàn) 這是一種光學(xué)車間里，特別是顯微物鏡生產(chǎn)中非常常用的檢

43、驗(yàn)方法，檢驗(yàn)時(shí)使用帶有微孔的星點(diǎn)板，一般用眼睛直接觀察星點(diǎn)板的星點(diǎn)像，對于顯微物鏡等小像差系統(tǒng)主要看星點(diǎn)像的大小和形狀，同時(shí)也可以看出物鏡的裝配質(zhì)量，如偏心等誤差的情況。需要檢驗(yàn)者有一定的經(jīng)驗(yàn)。 二、分辨率測量觀測或測量光學(xué)系統(tǒng)能夠分辨的最小空間頻率1、投影鑒別率 左圖是光學(xué)車間常用的投影鑒別率儀，使用時(shí)只要將被測鏡頭裝夾好，將投影圖調(diào)至最清晰就可以對各個(gè)方向上的分辨率進(jìn)行判度，適用于大批量生產(chǎn)的光學(xué)檢驗(yàn)，或調(diào)試使用。（儀器是浙江大學(xué)現(xiàn)代光學(xué)儀器重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備）2、鑒別率板 左圖是測試數(shù)碼相機(jī)分辨率的iso12233鑒別率板使用時(shí)按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的照明要求照明，使用數(shù)碼相機(jī)對此板實(shí)拍后對數(shù)碼照片

44、可以判讀出相機(jī)的分辨率。 望遠(yuǎn)鏡等可以使用加在平行光管上的鑒別率板測試三、傳函測量 傳函測量要使用光學(xué)傳遞函數(shù)測試儀，下圖是一臺傳函測試儀，使用時(shí)只要將被測物鏡裝夾好，將光點(diǎn)調(diào)到最小，就可以得到這個(gè)物鏡傳函曲線圖。四、波面測量 波面測量使用的是波面干涉儀，左圖是浙江大學(xué)現(xiàn)代光學(xué)儀器重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的zygo數(shù)字波面干涉儀，可以測量光學(xué)表面的面型，和光學(xué)系統(tǒng)的波差等，功能很強(qiáng)第十一章 光線光路計(jì)算 本章要點(diǎn) 1. 第一近軸光和第二近軸光2. 近軸光線的初始條件3. 近軸光線的光路計(jì)算4. 子午面內(nèi)實(shí)際光線的初始條件5. 子午面內(nèi)實(shí)際光線的光路計(jì)算6. 沿主光線的細(xì)光束計(jì)算初始條件7. 沿主光線的細(xì)光束

45、像點(diǎn)的計(jì)算8. 光路計(jì)算的后處理引言 11-1 近軸光線的光路計(jì)算 第十二章要點(diǎn) 1. 結(jié)構(gòu)參數(shù)與像差函數(shù)2. 評價(jià)函數(shù)3. 加權(quán)阻尼最小二乘法4. 邊界條件5. 光學(xué)系統(tǒng)圖畫法6. 光學(xué)零件圖畫法7. 光學(xué)零件公差光學(xué)設(shè)計(jì)基本步驟 光學(xué)自動設(shè)計(jì)概述常用評價(jià)函數(shù)球差曲線 像散、場曲、畸變曲線光程差曲線點(diǎn)列圖調(diào)制傳遞函數(shù)mtf曲線光學(xué)工程圖二、膠合件圖 三、光學(xué)零件圖光學(xué)系統(tǒng)裝配第一章幾何光學(xué)的基本定律 有關(guān)光傳播路徑的定律是本章的主要問題。 折射定律(光學(xué)不變量)及其矢量形式 反射定律(是折射定律當(dāng)時(shí)的特殊情況) 費(fèi)馬原理(極端光程定律)，由費(fèi)馬原理導(dǎo)出折射定律和反射定律 (實(shí)、虛)物空間、像

46、空間概念 完善成像條件(等光程條件)及特例 第二章球面與球面系統(tǒng) 球面系統(tǒng)僅對細(xì)小平面以細(xì)光束成完善像 基本公式： 阿貝不變量放大率及其關(guān)系：拉氏不變量反射球面的有關(guān)公式由可得。第三章平面與平面系統(tǒng) 平面鏡成鏡像夾角為的雙平面鏡的二次像特征平行平板引起的軸向位移反射棱鏡的展開，結(jié)構(gòu)常數(shù)，棱鏡轉(zhuǎn)像系統(tǒng)折射棱鏡的最小偏角，光楔與雙光楔關(guān)鍵問題：坐標(biāo)系判斷，奇次反射成像像，偶次反射成一致像，并考慮屋脊的作用。第四章理想光學(xué)系統(tǒng) 主點(diǎn)、主平面，焦點(diǎn)、焦平面，節(jié)點(diǎn)、節(jié)平面的概念高斯公式與牛頓公式：當(dāng)時(shí)化為，并有三種放大率，拉氏不變量二光組組合： ，多光組組合：有正切計(jì)算法，截距計(jì)算法?？偣饨苟群裢哥R：看成兩光