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校正光学系统像差原则十条

发布时间: 2021-03-10  点击次数: 179次

世通检测分享的校正光学系统像差原则十条如下:
(1)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。
(2)相对孔径h/r或入射角很大的面即曲率半径小的面,一定要使其弯向光阑,以使主光线的偏角或 ip角尽量小(即降低主光线的投射高),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。

(3)像差不可能校正到完美无缺的理想程度,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。

(4)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。

(5)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瓦以外的所有像差均属有效。

(6)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得特别有利。设计者应善于利用这一性质。

(7)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彗差(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负场镜可以用来校正像面弯曲。

(8)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。

(9)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形态、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。

(10)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彗差,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,并在设计的后阶段,根据像差校正需要终确定光阑位置。

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