光學(xué)設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)

1、光學(xué)設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)球差的概念 不同傾角的光線交光軸于不同位置上，相對(duì)于理想像點(diǎn)的位置有不同的偏離。這是單色光的 成像缺陷之一，稱為球差。色球差：F光的球差和C光的球差之差稱為色球差。波像差實(shí)際波面相對(duì)于理想球面波的偏離就是波像差。（實(shí)際波面與理想波面在出瞳處相切時(shí)，兩 波面間的光程差。）4 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的交點(diǎn)不再集中同一點(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。5單個(gè)折射球面的三個(gè)無球差點(diǎn)L=0, =0,物、像點(diǎn)與球面頂點(diǎn)重合（球心處）:r 1=0, 1= =0，=r,物、像點(diǎn)與球面中心重合。（頂點(diǎn)處）汕-汕門=0或=U，此時(shí)不管孔徑角多

2、大，都不產(chǎn)生球差，此時(shí)對(duì)應(yīng)的物像點(diǎn)位置分別 為n-i-n .門斗 n L =, r，= r。（齊明處）光學(xué)傳遞函數(shù) 光學(xué)傳遞函數(shù)是指以空間頻率為變量，表征成像過程中調(diào)制度和橫向相移的相對(duì)變化的函 數(shù)。（光學(xué)傳遞函數(shù)是一定空間頻率下像的對(duì)比度與物的對(duì)比度之比。能反映不同空間頻率、 不同對(duì)比度的傳遞能力。）H （s,t） = T （s,t）exp -iO Gt”s,調(diào)制傳遞函數(shù)；9他“相位傳遞函數(shù)。子午平面、弧矢面 子午平面：包含物點(diǎn)和光軸的平面。 弧矢面：包含主光線并與子午平面垂直的面。七種像差，哪些與孔徑有關(guān)哪些與視場有關(guān)哪些與兩者均有關(guān)？與孔徑有關(guān)：球差、位置色差與視場有關(guān)：像散、場曲、畸變

3、、倍率色差 與視場孔徑都有關(guān)：彗差二級(jí)光譜 消色差系統(tǒng)只能對(duì)二種色光校正位置色差，它們的公共焦點(diǎn)或像點(diǎn)相對(duì)于中間色光的焦點(diǎn)或 像點(diǎn)的偏離稱為二級(jí)光譜。解釋五種塞德和數(shù) 第一塞德和數(shù)：初級(jí)球差系數(shù) 第二塞德和數(shù)：初級(jí)彗差 第三塞德和數(shù)：初級(jí)像散 第四塞德和數(shù)：匹茲凡面彎曲 第五塞德和數(shù)：初級(jí)畸變子午場曲、弧矢場曲 子午場曲：子午光束的交點(diǎn)與高斯像面在沿著光軸方向上的距離?；∈笀銮夯∈腹馐慕稽c(diǎn)與高斯像面在沿著光軸方向上的距離。12像差容限I根據(jù)瑞利判斷，當(dāng)系統(tǒng)的最大波像差小于I入時(shí)，認(rèn)為系統(tǒng)像差是完善的，當(dāng)系統(tǒng)滿足這一要求時(shí)，各像差的最大允許值稱為像差容限。論述像質(zhì)評(píng)價(jià)的幾種方法評(píng)價(jià)像質(zhì)的方法

4、主要有瑞利（Reyleigh）判斷法、中心點(diǎn)亮度法、分辨率法、點(diǎn)列圖法和光學(xué)傳 遞函數(shù)（0TF）法5種。瑞利判斷便于實(shí)際應(yīng)用，但它有不夠嚴(yán)密之處，只適用于小像差光學(xué)系統(tǒng)； 中心點(diǎn)亮度法概念明確，但計(jì)算復(fù)雜，它也只適用于小像差光學(xué)系統(tǒng)； 分辨率法十分便于使用，但由于受到照明條件、觀察者等各種因素的影響，結(jié)果不夠客觀 而且它只適用于大像差系統(tǒng)；點(diǎn)列圖法需要進(jìn)行大量的光線光路計(jì)算；光學(xué)傳遞函數(shù)法是最客觀、最全面的像質(zhì)評(píng)價(jià)方法， 既反映了衍射對(duì)系統(tǒng)的影響也反映了像差對(duì)系統(tǒng)的影響，既適用于大像差光學(xué)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)也 適用于小像差光學(xué)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。簡述光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本過程（1）外形尺寸計(jì)算： 擬定光學(xué)系統(tǒng)原理

5、圖，確定基本光學(xué)特性，使?jié)M足給定的技術(shù)要求。（2）初始結(jié)構(gòu)的計(jì)算和選擇：根據(jù)初級(jí)像差理論求解初始結(jié)構(gòu)。 從已有資料選擇初始結(jié)構(gòu)。（3）建立光學(xué)系統(tǒng)模型： 系統(tǒng)特性參輸入：孔徑、視場的設(shè)定、波長的設(shè)定。 初始結(jié)構(gòu)輸入：表面數(shù)量及序號(hào)、面行、表面結(jié)構(gòu)參數(shù)輸入 。（4）像質(zhì)校正和評(píng)價(jià)：瑞利判斷、分辨率、點(diǎn)列圖、光學(xué)傳遞函數(shù)。（5）優(yōu)化：設(shè)置評(píng)價(jià)函數(shù)和優(yōu)化操作數(shù)、設(shè)置優(yōu)化變量、進(jìn)行優(yōu)化。（6）公差分析：公差數(shù)據(jù)設(shè)置、執(zhí)行公差分析。15論述利用PW法求解雙膠合薄透鏡初始結(jié)構(gòu)的基本過程16論述相對(duì)孔徑、入瞳直徑與焦距三者之間的關(guān)系相對(duì)孔徑=17雙膠合薄透鏡組，若廠=0，則八=0操作數(shù)EFFL代表什么焦距1

6、9若光闌與相接薄透鏡系統(tǒng)重合時(shí)，可消除的單色像差為畸變20出瞳距概念自光學(xué)系統(tǒng)最后一面頂點(diǎn)到出瞳平面與光軸交點(diǎn)的距離。21.比較冕牌玻璃與火石玻璃的阿貝數(shù)大小 冕牌玻璃色散系數(shù)（也稱阿貝數(shù)，數(shù)值越大，色散越?。┐笥?0，火石玻璃則相反。（冕牌 玻璃阿貝數(shù)大于火石玻璃）22.像差概念 實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)所成的像和近軸區(qū)所成的像之間的差異稱為像差。23.光焦度的概念 光焦度等于像方光束會(huì)聚度與物方光束會(huì)聚度之差，它表征光學(xué)系統(tǒng)偏折光線的能力。 24.主光線概念軸外某視場點(diǎn)發(fā)出的通過入瞳中心的實(shí)際光線稱為該視場點(diǎn)發(fā)出的主光線。25.阿貝數(shù)與色散的關(guān)系 阿貝數(shù)數(shù)值越大，色散越小。26單色像差中哪一種是主光線

7、像差畸變27.球差的校正若只考慮初級(jí)球差與二級(jí)球差，對(duì)邊光校 球差，則最大球差出現(xiàn)在哪一孔徑帶28已知一焦距為1000mm，求其光焦度七種幾何像差中，軸上產(chǎn)生圓形彌散斑的像差為？位置色差、球差七種幾何像差中，產(chǎn)生彩色彌散斑像差有 位置色差、倍率色差（軸上）31不會(huì)影響清晰度的像差是畸變32不產(chǎn)生色差的元件球面反射鏡33雙分離薄透鏡系統(tǒng)，其主光線與高斯面交點(diǎn)高度為20mm，相對(duì)畸變?yōu)?%,求理想像 高。6 y， y，- y，解6 y，y，006 y 已知：y 二 20mm,二 5%y，0n y二 19.05mm034雙膠合物鏡，焦距為300mm，第一塊玻璃為K8玻璃L：=,門=），第二塊玻璃為F

8、2（【=1 =），求兩塊透鏡的光焦度9、9。解：由：+ 2 =，9 +9 =v V12 f12v1n 9 =1 -=0.009571 v - vf12v 1申二2 - =0.006232v vf1235光學(xué)系統(tǒng)，包含初級(jí)與二級(jí)球差，已知邊光球差E =0，帶光球差為“ |十=，求: 球差表達(dá)式；.求1解:1 A x 0.7071 A x 0.7072 + A1 20.7074 = 0.01n A = 0.04，1二 0.04.8 L二 A 二0.0075 TOC o 1-5 h z 0.518 L= A = 0.00802 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 0.852.邊光的初級(jí)球差邊光的高級(jí)球差解：8 L = A = 0.04,8 L = A = 0.04 HYPERLINK l bookmark50 o Current