高級(jí)球差數(shù)據(jù)計(jì)算、曲線繪制、性能分析

高級(jí)球差數(shù)據(jù)計(jì)算、曲線繪制、性能分析以像差理論為指導(dǎo)，通過(guò)反復(fù)的嘗試、計(jì)算，修改來(lái)獲得最佳的結(jié)果。這是經(jīng)典光學(xué)設(shè)計(jì)的基本做法。即使在使用光學(xué)軟件自動(dòng)優(yōu)化像差的今天，設(shè)計(jì)者了解各種透鏡的結(jié)構(gòu)形式、像差特性及為什么會(huì)產(chǎn)生這種特性，仍然是十分重要的?，F(xiàn)在的光學(xué)設(shè)計(jì)師都采用光學(xué)軟件，但很多設(shè)計(jì)師對(duì)不同結(jié)構(gòu)的透鏡的性能及作用的認(rèn)識(shí)卻很少，這是不夠的。而優(yōu)化程序很多時(shí)候，采用的是數(shù)學(xué)方法，把很多經(jīng)典的、已經(jīng)重復(fù)驗(yàn)證很多次的成功的結(jié)構(gòu)，忽略掉了。僅僅使用軟件優(yōu)化光學(xué)系統(tǒng)，有時(shí)是解決不了問(wèn)題的。因此，對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、像差性能了解清楚，能更好的發(fā)揮設(shè)計(jì)軟件的作用。

最近重新看了一下光學(xué)理論知識(shí)，把以前手動(dòng)追跡光線的公式，在Matlab里編程實(shí)現(xiàn)了一下。程序編寫完成之后，以一個(gè)簡(jiǎn)單的雙膠合透鏡為例，做了一下驗(yàn)證。以簡(jiǎn)單雙膠合為例，比較容易和以前的數(shù)據(jù)對(duì)照，驗(yàn)證程序正確與否。驗(yàn)證成功之后，即可代入復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)，計(jì)算各面球差貢獻(xiàn)、各面球差的初級(jí)球差、二級(jí)球差、三級(jí)球差或更高級(jí)球差。（高級(jí)像差的計(jì)算，也可以在Zemax里，采用近軸、實(shí)際光線操作數(shù)，計(jì)算出來(lái)。）目前程序里只計(jì)算到san級(jí)。先分享一個(gè)雙膠合透鏡的追跡、計(jì)算結(jié)果。之后，會(huì)分享一個(gè)消帶球差的透鏡組追跡、計(jì)算結(jié)果。

如圖示：黑色為透鏡組球差曲線，初級(jí)、二級(jí)、三級(jí)分別為r、g、b。

消球差透鏡組球差曲線

第一面球差貢獻(xiàn)

第二面球差貢獻(xiàn)

第三面球差貢獻(xiàn)

由以上曲線可以看出，對(duì)透鏡的單個(gè)表面而言，其球差以初級(jí)為主。透鏡的消邊緣球差，基本上是以第二面的初級(jí)、二級(jí)球差，補(bǔ)償一、三面的初級(jí)球差。

而下圖的消帶球差透鏡球差曲線的校正，是修改透鏡結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了與以上透鏡結(jié)構(gòu)，反向的三級(jí)球差，對(duì)球差進(jìn)行了進(jìn)一步的補(bǔ)償獲得的。這個(gè)，會(huì)在以后發(fā)帖說(shuō)明。

消帶球差透鏡組球差曲線

對(duì)設(shè)計(jì)鏡頭的幫助，不是一般的大。

很多經(jīng)典結(jié)構(gòu)都采用了高級(jí)像差補(bǔ)償像差的方法。很多書里都有的。王之江的，李曉彤的，袁旭滄的。

各級(jí)高級(jí)球差的求解，用一下數(shù)值方法，處理一下，就求出系數(shù)了。做工程設(shè)計(jì)的，matlab和vc要學(xué)