当前位置：文档之家 › 【学习课件】第六章光学系统成像质量评价

【学习课件】第六章光学系统成像质量评价

  • 格式：ppt
  • 大小：3.09 MB
  • 文档页数：59

下载文档原格式

  / 59

合集下载

第六章像差与成像质量评价

第六章像差与成像质量评价
a A a -y B z b z b C
由于慧差是垂轴像差，当系统结构完全对称，孔径 光阑置于系统的中央，且物像放大率=-1时， 整个光束结构关于系统的中心点对称（如图所 1 示），系统前半部产生的慧差与后半部产生的慧 差绝对值相同、符号相反，慧差完全自动消除。 由于一般光学系统的放大率不等于－1，因此，绝 对的对称结构并不适合，根据实际系统的物像关 系，设计接近对称结构的光学系统，将有利于自 动校正慧差。
正弦差越大，说 明小视场大孔径光线 失对称现象越严重。 故视场很小时就要考 虑彗差。 减小彗差： 彗差和透镜
的形状、物点的位置、
光阑的大小和位置有关：
① 物点及光阑的位置（同心原则）：如光阑
过单折射面的球心时不产生彗差。 ② 减小光阑直径
当轴外物点发出一束很细的光束通过入瞳进入系统时， 成对的宽光束光线之间的失对称现象将被忽略，球差也 不会对细光束有大的影响。但是，光束各截面之间仍然 存在着失对称现象，且随着视场的增大而愈加明显。如 图所示，轴外B点发出细光束在球面上所截得的曲面显 然已不是一个对称的回转曲面，它在不同截面方向上有 不同的曲率，并在子午和弧矢这两个相互垂直的截面方 向上具有最大或最小的曲率，表现出最大的曲率差。子 午和弧矢面上的细光束，虽然各自能会聚于主光线上的 一点，但相互并不重合，即一个轴外物点以细光束成像， 被聚焦为子午和弧矢两个像，这种像差我们称其为细光 束像散。
轴外物点B发出充满入瞳的一束光，这束光以通 过入瞳中心的主光线为对称中心。考察主光线z和 一对上下光线a、b。折射前，上下光线相对于主 光线对称，而折射后，上下光线不再对称于主光 线，它们的相交点偏离了主光线。
入瞳
-K' t a' z' b' B't c

第六章 光学系统成像质量评价

第六章 光学系统成像质量评价

衍射光斑中各环能量分布如图中曲线所示。
通常把衍射光斑的中央亮斑作为物点通过理想光学系统的 衍射像。中央亮斑的直径由下式表示
1.22λ 2R = ' ' n sin U max
由于衍射像有一定的大小，如果两个像点之间的距离太短， 就无法分辨出这是两个像点。我们把两个衍射像间所能分辨 的最小间隔称为理想光学系统的衍射分辨率。
1、子午像差
由于子午面既是光束的对称面，又是系统的对称面，位在该 平面内的子午光束通过系统后永远位在同一平面内，因此何问题，可 以在一个平面图形内表示出光束的结构，如图所示。 研究子午光线对：BM+ 和BMX`T：表示子午光线对交 点B`T离理想像平面的轴 向距离——子午场曲； K`T：表示子午光线对相 对于主光线不对称的程 度，称为子午彗差。
2、弧矢像差
弧矢像差可以和子午像差类似定义，只不过现在是在弧矢面 内。如图所示，阴影部分所在平面即为弧矢面。
类似地：研究弧矢光线对BD+和BD-相对于子 午面对称的光线对。 B`S：弧矢光线对的交点 X`S：B`S到理想像平面的距离，称为弧矢场曲； K`S：B`S到主光线在垂轴方向的距离，称为弧 矢彗差； x`s：主光线附近的弧矢细光束的交点B`s到理 想像平面的距离，称为细光束弧矢场曲； 轴外弧矢球差：
• 用于设计阶段评价的有： • 几何像差、波像差、瑞利判断和点列图、 传递函数； • 用于产品鉴定阶段：分辨率检验、星点检 验和光学传递函数测量等。
二、介质的色散和光学系统的色差
光实际上是波长为400-760nm的电磁波。不同波长的光具有 不同的颜色，一般把光的颜色分成红、橙、黄、绿、蓝、靛、 紫七种。红光的波长最长，紫光的波长最短。白光则是由各 种颜色的光混合而成的。 如图8－2所示： 1 1 1 = (n − 1)( − ) ' f r1 r2

光学系统成像质量评价

光学系统成像质量评价
（一）望远镜分辨率 （二）照相系统分辨率 （三）显微镜分辨率
第九节 光学传递函数 第十节 用光学传递函数评价系统的像质
上一页 下一页 返回
第一节 概述
成像质量评价的方法： 成像质量评价的方法：
1、用于在光学系统实际制造完成后对其进行实际测量。 用于在光学系统实际制造完成后对其进行实际测量。 分辨率检验 星点检验 用于在光学系统还没制造出来， 2、用于在光学系统还没制造出来，即在设计阶段通过计算就能评定 系统质量。 系统质量。
上一页
下一页
返回
第二节 介质的色散和光学系统的色差
某一种介质对两种不同颜色光线的折射率之差称为该介质对这两种颜色 光的色散。 光的色散。 不同颜色光线的像点沿光轴方向的位置之差称为轴向色差 分别表示F 两种波长光线的近轴像距,则轴向色差为： 若用 lF ', lC '分别表示F，C两种波长光线的近轴像距,则轴向色差为：
1500 N= F
三、显微镜物镜分辨率： 显微镜物镜分辨率：
在显微镜系统中，物体位在近距离，一般以物平面上刚能分开两物体 在显微镜系统中，物体位在近距离， 间的最短距离σ 间的最短距离σ表示
σ=
0.61λ 0.61λ = nu NA
上一页 下一页 返回
第九节 光学传递函数
一种对设计和使用都适用的统一的像质评价指标 图像分解与合成的概念 像面与物面对比之比称为对指定空间频率μ的对比传递因子， 像面与物面对比之比称为对指定空间频率μ的对比传递因子，用 MTFμ表示 表示。 MTFμ表示。称为振幅传递因子
δ L ' = L ' l '
上一页 下一页 返回
第四节 轴外像点的单色相差
如图所示，主光线和光轴决定的平面，称为子午面， 如图所示，主光线和光轴决定的平面，称为子午面，过主光线与子午 面垂直的平面，称为弧矢面。 面垂直的平面，称为弧矢面。

光学系统的像差理论和像质评价

光学系统的像差理论和像质评价
20 Engineering Optics
彗差对于大孔径系统和望远系统影响较大 彗差的大小与光束宽度、物体的大小、光阑位置、 光组内部结构（折射率、曲率、孔径）有关 对于某些小视场大孔径的系统（如显微镜），常用 “正弦差”来描述小视场的彗差特性。 正弦差等于彗差与像高的比值，用符号SC’表示
SC ' li m Ks '/y '
由子午光束所形成的像是一条垂直子午面的短线t称 为子午焦线 由弧矢光束所形成的像是一条垂直弧矢面的短线s称 为弧矢焦线
t
A
s
24
Engineering Optics
这两条短线不相交但相互垂直且隔一定距离
两条短线间沿光轴方向的距离即表示像散的大小 用符号Xts’表示
Xts’=Xt’-Xs’
t
A
s
25
Engineering Optics
入瞳
光学系统
光屏
这种即非对称又不会聚于一点的细光束称为像散光束 这两条短线（焦线）光能量最为集中，它们是轴外点 的像
Engineering Optics
大孔径产生的球差
11
Engineering Optics
加发散透镜消除球差
12
Engineering Optics
球差
13
Engineering Optics
2、彗差(轴外点宽光束)
了解成像光束光线的全貌： 子午平面和弧矢平面 由轴外物点和光轴所确定的平面称为子午平面 子午平面内的光束称子午光束
第六、八章 光学系统的相差理 论和像质量评价
Engineering Optics
1
光学系统的像差 理想光学系统的分辨率 各类光学系统分辨率的表示方法

光学测试技术-第6章-光学系统成像性能评测1

光学测试技术-第6章-光学系统成像性能评测1
围绕新型光电一体化成像系统性能评测的一系列问题， 本章将首先介绍成像质量问题评测的基本理论，包括检测 与评价方法概述，其后将分别介绍基于空域的星点检测、 分辨率测试和畸变测量等，及基于频率域的光学传递函数。
武汉大学 电子信息学院
2
§6.1 成像性能评测的基本理论
一、像质评价研究方法
成像光学系统可以看作是一个信息传递或信息转换系统：
PSF(u, v) h(u, v) / h(u, v)dudv
其傅里叶变换即为光学系统的传递函数:
OTF(r,s) PSF(u, v)exp[i2 (ru sv)]dudv
武汉大学 电子信息学院
10
§6.1 成像性能评测的基本理论
定义了光学系统的传递函数后，可以把成像过程在频率域中表 达为：
把物方信息按一定的要求传递或转换至像方。在传递或转换过 程中，伴随着信息的变化及附加的背景或其它衍生信息，因此 输出像与输入物之间仅存在相似性，不存在完全的一致性。
输入物信息
光学成像系统
输出像信息
利用等效于电学与通信系统的方法，一个光学或光电系统 可以被描述成是一个时间/空间滤波器。对于静态的成像光学系 统，通常可以用一个等效的空间滤波器来描述。对于成像系统， 最关心的是其物与像的辐照度分布一致性，以及光度或辐射度 性能和色度性能等三个基本问题。
武汉大学 电子信息学院
11
§6.1 成像性能评测的基本理论
4、复合系统的成像关系
对于由光学系统和光电传感器共同构成的复杂光电成像系统， 可以把整个成像系统视为若干子系统，成像特性既要考虑初始目 标的形状、漫反射特征、景深及光谱成份，也要考虑传输特性、 成像特性、光电传感器的光谱响应特征、噪声、各单元器件的响 应一致性、动态范围等，对完全相干耦合成像，可按光线追击和 光波传播衍射理论，做瞳函数的振幅连乘和波差代数叠加：

光学系统像质评价

光学系统像质评价

如果系统中有光阑，则把光阑作为系统中 的一个平面来处理。
指定波长光线的折射率n。
选择3～5个波长。用人眼观察的目视光学
仪 器 采 用 C(656.28nm)，D(589.30nm)， F(486.13nm) 3种波长；用感光底片接收的照 相机镜头，则采用C，D，g(435.83nm)这3种波
长。
光学特性参数
光学特性，包括焦距、物距、像距、 放大率、入瞳位置、入瞳距离等
--应用光学
成像质量，成像清晰，物像相似， 变形要小
----光学设计
成像质量评价的方法
（1）、光学系统实际制造完成后对其进行实际测 量
分辨率检验：
分辨率：光学系统成像时所能分辨的最小间隔δ
空间频率：δ的倒数
1
，单位：lp/mm
星点检验
一个物点通过光学系统成像后，根据弥散斑的 大小和能量分布的情况，可以评判系统的成像质量
像散：
x'ts x't x's
畸变：成像光束主光线实际像高和理想像高之差
y'z y'z y'o
平均场曲： x' xt' xs' 2
像点形状及特性： 球差
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
最小弥散圆
像差形状及特性
二.彗差 弧矢彗差大约等于子午彗差 的三分之一 光学系统有彗差时像点的 形状如彗星
像差形状及特性
三.像散
一个面处理，并指出哪个面是系统的孔径光阑。
渐晕系数或系统中每个面的通光半径
轴外光束的宽度比轴上点光束的宽度小，这 种现象叫做“渐晕”。
为保证轴外点的成像质量，把轴外子午光束的 宽度适当减小；
从系统外形尺寸上考虑。 两种方式：一种是渐晕系数法；另一种是给出 系统中每个通光孔的实际通光半径。

光学系统像质评价 [自动保存]

光学系统像质评价 [自动保存]

xts xt xs
细光束像散曲线
轴外像点的单色像差
实际光学系统所成的像即使子午像差和弧矢像差都为零，但对应的 像高并不一定和理想像高一致，这种像对物的变形像差称为畸变。
' ' ' ' ' ' Ao Bp ( yz ) 是光束的实际像高，Ao Bo ( yo ) 是理想像高，两者之差即 为畸变
光学传递函数的评价方法
• 用MTF曲线评价成像质量（所有频率） • 用特征频率传递函数值评价光学系统的质量（根据光 学系统使用目的）
• 用MTF阈值进行成像质量评价（分辨率）
• 用MTF曲线的积分值来评价成像质量（中心点亮度） • 用MTF曲线族来进行成像质量评价（焦深）
光学特性参数
孔径光阑或入瞳位置
它是限制轴上物点成像光束立体角（锥角）的光阑
入瞳的位置用从第一面顶点到入瞳面的距离lz表示，符 号规则同样是向右为正，向左为负
光学特性参数
渐晕
由于轴外点成像光束部分被遮挡，造成像的边缘部分亮度比像平 面中心暗，这种现象叫渐晕。
入窗
入瞳
O
A1
A2
A3
像差
实际成像的典型表现是，一个物点发出的光束经光学系统后不能聚焦成 一点而形成弥散斑，垂轴平面的物体也不可能成理想的垂轴平面像而发 生像面弯曲，同时物体成像还会产生变形，此外，还有不同波长光源之 间的成像差异。 实际像与理想像的差异称为像差。 像差包括：球差、彗差、像散、场曲、畸变和色差。其中，前五种是单 色像差，色差分为垂轴色差和位置色光学特性
成像质量
焦距、物距、像距、放大率、 入瞳位置、入瞳距离等
光学系统所包含的像应该足 够清晰，并且物像相似，变 形要小

光学系统成像质量评价

光学系统成像质量评价

所有光线在高斯面上仍不交于同一像点，并且不
9子午像点——子午细光束经球面折射后会聚于主光线上一点9弧矢像点——弧矢细光束经球面折射后会聚于主光线上一点s
t ts x x x ```−=像点（子午，弧矢）像面（子午，弧矢）
桶形畸变
枕形畸变
物
应合理选取光线进行光路计算
点列图中点的分布能够近似地代表像的能量分布
设该余弦基元的空间频率为μ，周期为p，振幅等于a，初无论是周期函数还是非周期函数，都可以把它们分解成频率、
振幅和位相不同的余弦函数（称为原函数的余弦基元）
对比传递因子，用MTFμ表示
(Phase Transfer Function) 称为位相传递函数，
Transfer Function)表示。

物面图形的对比度K为
1、作为目视系统，Ⅱ的分辨率较高
2、作为摄影系统，Ⅰ的分辨率较高
光学系统是一个空间频率低通的线性滤波器
例如: 电视摄像用的镜头，不要求高的分辨力，要求能对较低对比度的景物获得层次尽可能丰富的像，曲线Ⅰ好。

光刻用的镜头，物是对比度很高的黑白线条或图案，对像的要求主要是期望分辨力尽可能高，用曲线Ⅱ为宜。

原理：像点中心亮度值与MTF曲线的包容面积有对应关系。

在一定的截止频率范围内，只有获得较大的MTF 值才能传递较多的信息。

光学测试技术-第6章-光学系统成像性能评测1

光学测试技术-第6章-光学系统成像性能评测1
光度或辐照度性能 物、像光度的相似性。在成像过程中，系统的透过率、成像 视场中的杂散光、像面辐照度的均匀性以及光电器件响应过 程造成的信噪比变化都会影响像的光度分布，被统称为光度 或辐照度性能。
武汉大学 电子信息学院
4
§6.1 成像性能评测的基本理论
色度性能 在目视白光或复色光条件下，系统还被要求有良好的颜色还 原性。经系统后输出图像的色调、饱和度和明度，被称为系 统的色度性能。
分辨率测量本质上也是一种频率域评价方法，测试结果实际 给出了具有方向性的截止频率信息。
武汉大学 电子信息学院
15
§6.1 成像性能评测的基本理论
MTF特性图由35mm中心区至边界位置，含子午（S)与弧矢两个方向；含每毫米10 线对和每毫米30线对两种分辨率，含全口径和相对孔径1/8两种情况。
MTF特性图反映出镜头由中心区到边缘位置的画质表现。其水平轴代表从35mm影 像中心点沿着对角线到画幅角位的距离，大约是21.5毫米；其垂直轴代表镜头在记 录这两种不同方向、不同分辨率时的MTF。
由于仅存在衍射受限的光学系统星点像的空间分布已知，可以通 过真实星点像与理想像的比较发现系统的像质缺陷。
根据二维的星点像分布数据可以提取其弥散圆直径、区域能 量以及各阶矩、分辨率等指标评价光学系统的成像质量。
3、频率域评价方法 光学调制传递函数表征了各种频率分量的目标经光学系统后
对比度的变化。由于光学系统可以视为低通滤波器，其通带特性、 截止频率，与理想系统OTF的差别均可以用于衡量光学系统的成 像特性。
5
§6.1 成像性能评测的基本理论
二、光学系统的基本成像理论
1、光的衍射成像理论及其计算 基于基尔霍夫衍射理论，可以求解点像的复振幅分布，其归一 化后的表达式即为光学系统的点扩展函数PSF，在远场衍射近似 条件下，点像的复振幅分布可简化为光瞳函数的付立叶变换；

光学系统成像质量评价课件 (一)

光学系统成像质量评价课件 (一)

光学系统成像质量评价课件 (一)近年来，随着科技的不断发展，光学成像技术得到了快速的发展。

光学系统成像质量评价课件作为其中的一种新的教学手段，已经被广泛应用于光学成像领域。

在这篇文章中，我们将重点介绍光学系统成像质量评价课件的相关知识。

首先，我们需要了解什么是光学系统成像质量评价。

在光学成像领域，光学系统成像质量评价是指通过一些具体的指标来评价成像系统的成像质量，并依据这些指标来确认系统是否达到了预期的成像效果。

这些指标包括但不限于分辨率、对比度、畸变程度以及像场弯曲等等。

其次，我们需要了解光学系统成像质量评价课件的用途和作用。

光学系统成像质量评价课件是为了让学生能够更加深入地了解光学成像的知识，并实际运用理论知识去评价一个光学成像系统的成像效果。

通过这个过程，学生能够更加深入地了解光学系统的构成、工作原理、成像误差以及解决方法等。

能够更快、更全面、更深刻地掌握光学成像的知识。

接下来，我们需要了解光学系统成像质量评价课件的内容和技术特点。

光学系统成像质量评价课件的内容主要包括了光学成像系统的构成、光学成像质量评价指标、测试方法以及成像误差的分析与解决等内容。

课件通过图文并茂的方式，配合向导式操作，使学生能够更加深入地了解光学成像的知识。

同时，该课件具有测试含量大、数据真实性强、测试结果可靠准确、互动性强的特点，能够更好地让学生体会到科技进步对现实的贡献。

最后，我们需要了解光学系统成像质量评价课件的应用前景。

随着当今社会的科技发展，成像技术在军事、医学、科研、制造等领域得到了广泛的应用。

光学系统成像质量评价课件作为提高学生光学成像专业实用技能的重要手段，将在未来实现更好的应用和推广。

该课件不仅将促进学生光学成像技术的提高，也将有助于推动当今社会科技的发展，进一步提升光学成像的质量和效率。

综上所述，光学系统成像质量评价课件拥有非常广阔的用途和前景，它的引进和应用是推动光学成像领域发展的重要一步。

希望在不久的将来，更多专业人员能够通过光学系统成像质量评价课件对光学成像专业技能有更加深入的了解和认识，从而为促进整个行业和社会的发展进一步贡献力量。

光学设计光学系统的像质评价和像差容限教学课件PPT

光学设计光学系统的像质评价和像差容限教学课件PPT

切割机组安全操作规程范本第一章总则第一条为了保证切割机组的安全操作，保护人员的生命财产安全，制订本规程。

第二条本规程适用于切割机组的安全操作，适用于所有切割机组工作人员。

第三条切割机组工作人员应严格按照本规程的要求进行操作，严禁违反本规程进行操作。

第四条切割机组工作人员应熟悉并遵守相关国家法律法规、行业规范、标准及企业规章制度。

第五条切割机组工作人员应参加相应的安全操作培训，熟练掌握切割机组的操作技能。

第二章安全准备第六条切割机组工作人员在进行操作前应检查切割机组的设备设施是否完好，如发现异常应立即报告。

第七条切割机组操作区域应保持空气畅通，无明火，无易燃物品，地面应保持干燥清洁。

第八条切割机组工作人员操作前应穿戴防护用品，如钢盔、防护眼镜、防护手套等。

第九条切割机组操作前应将周围的人员和有关部门进行告知，确保操作过程中无人员靠近。

第十条切割机组操作前应检查操作手册，了解切割机组的工作原理和操作要点。

第十一条切割机组的操作人员应持证上岗，严禁非专业人员操作。

第三章安全操作第十二条切割机组操作前应检查切割机组的电源、气源是否正常，并进行预热。

第十三条切割机组的调试、维修等操作应由专业人员进行。

第十四条切割机组操作人员应全神贯注，不得擅自离开切割机组操作区域。

第十五条切割机组操作人员应按照操作手册的要求进行操作，严禁超负荷操作。

第十六条切割机组操作人员应保持设备的清洁、整齐，及时清理加工过程中产生的边角料。

第十七条切割机组操作人员应注意观察切割过程中的异常情况，如发现异常应及时停机排除故障。

第十八条切割机组操作人员应注意人身安全，严禁将手、脚伸入机器运动部位。

第十九条切割机组操作人员应定期检查切割设备的稳定性和安全性，如发现问题应及时排除。

第四章紧急处置第二十条切割机组操作人员在发生事故或紧急情况时，应第一时间采取紧急停机措施，并立即报告。

第二十一条切割机组操作人员在发生火灾时，应第一时间报警并进行灭火，确保人员的生命安全。

光学系统象质检验与评价56页PPT

光学系统象质检验与评价56页PPT
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
光学系统象质检验与评价
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
Thank you
Байду номын сангаас
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

13
类似地：研究弧矢光线对BD+和BD-相对于子 午面对称的光线对。
B`S：弧矢光线对的交点
X`S：B`S到理想像平面的距离，称为弧矢场曲；
K`S：B`S到主光线在垂轴方向的距离，称为弧 矢彗差；
x`s：主光线附近的弧矢细光束的交点B`s到理 想像平面的距离，称为细光束弧矢场曲；
Hale Waihona Puke 轴外弧矢球差：L`X`x` S ppt课件
轴外子午球差：不同宽度子午光线对的子 午场曲X`T与细光束子午场曲x`t的差（ X`T
- x`t ）； L`TX`Tx`t
光线对的聚焦情况就由X`T、K`T和δL`T来表
示。
ppt课件
11
欲全面了解整个子午光束的结构，一般取 （±1、 ±0.85、 ±0.707 、±0.5、 ±0.3）h 的光线对为研究对象，计算相应的X`T、K`T 和δL`T。
• 成像质量评价的方法分为两大类，第一类用于在光 学系统实际制造完成以后对其进行实际测量，第二 类用于在光学系统还没有制造出来，即在设计阶段 通过计算就能评定系统的质量。
ppt课件
2
• 用于设计阶段评价的有：
• 几何像差、波像差、瑞利判断和点列图、 传递函数；
• 用于产品鉴定阶段：分辨率检验、星点检 验和光学传递函数测量等。
ΔL`0.707=0
弥散图形的面积最小，亮度最大，称为“最小弥散圆”。 利用正负透镜的组合，可以消除球差。如设计良好的双胶合 透镜，它的球差曲线如下图所示。
ppt课件
8
四、轴外像点的单色像差
轴外物点进入共轴系统成像的光束，经系统 后没有对称轴线，只存在对称面：物点与光 轴构成的平面——子午面。
为研究问题，研究两个相互垂直的平面光束， 用这两个平面光束近似代表整个光束的结构：
4
• 以上图为例，位于无穷远 处的一点发出的白光，经 光学系统成像后的像位置 不同。
• 不同口径处的光线的位置 色差不同。
• 位置色差的校正也是对口 径0.707处的光线校正色差。
• 校正色差就是使色差为0。
1
11
f
'
(n1)( r1
) r2
L`12L`1L`2
l`12l`1l`2
ppt课件
5
如图所示，根据无限远物体像高 y ' 的计算公式，
研究子午光线对：BM+ 和BM-
X`T：表示子午光线对交 点B`T离理想像平面的轴 向距离——子午场曲；
K`T：表示子午光线对相
对于主光线不对称的程
度，称为子午彗差。
ppt课件
10
细光束子午场曲：当子午光线对逐渐向主 光线靠近，光束宽度趋近于0时，其交点B`T 趋于一点B`t， B`t位于主光线上，其离开 理相像平面的距离称为细光束子午场曲， 用x`t表示；
x`tsx`tx`s
ppt课件
16
如果像散、细光束子午和弧矢球差及子午、弧 矢彗差均为0，则所有光线都交于一点，得到 一清晰的像点，但该像点并不一定在理想像平 面上，此时得到是一弥散斑。
实际像点B`与理想像平面距离称为“场曲”， 用X`表示。当像高改变时，实际像点沿曲线变 化如图中曲线所示，整个像平面在—个曲面上， 这就是所以称为“场曲”的由来。
ppt课件
17
弥散圆中心相当于理想像平面上光束的实际成像位置，它和
理想像点 B
' 0
之差称为“畸变”，用y
' z
表示
yz' yz' y0'
把子午焦线和弧矢焦线的中点到理想像平面的距离作为系统 实际场曲大小的度量，称为“平均场曲”
x'
x
' t
x
' s
2
ppt课件
18
•球 差 轴外球差和轴上球差的性质基本相同。在视场不大的情形
子午面和弧矢面；
对应的描述两平
内的光束结构的
几何参量分别为：
子午像差和弧矢
像差。
ppt课件
9
1、子午像差
由于子午面既是光束的对称面，又是系统的对称面，位在该 平面内的子午光束通过系统后永远位在同一平面内，因此计 算子午面内光线的光路，是一个平面的三角、几何问题，可 以在一个平面图形内表示出光束的结构，如图所示。
为了了解整个像平面的成像质量，还要知道 不同像高轴外点的像差，一般取1； 0.85;0.7;0.5;0.3这五个视场计算出不同孔径高 的子午像差X`T、K`T和δL`T的值。
ppt课件
12
2、弧矢像差
弧矢像差可以和子午像差类似定义，只不过现在是在弧矢面 内。如图所示，阴影部分所在平面即为弧矢面。
ppt课件
第六章 光学系统成像质量评价
• 主讲：张建寰 • 单位：机电系 • 2186810, aeolus@
ppt课件
1
一、概述
• 对光学系统成像性能的要求，可分为两个主要方面： 第一方面是光学特性，包括焦距、物距、像距、放 大率、入瞳位置、入瞳距离等；第二方面是成像质 量，光学系统所成的像应该足够清晰，并且物像相 似，变形要小。
S
s
14
为了了解整个像面的成像质量，还要知道不 同像高轴外点的像差，一般取1； 0.85;0.7;0.5;0.3这五个视场计算出不同孔径高 的弧矢像差X`S、K`S和δL`S的值
ppt课件
15
像散：理想像平面上的成像质量由细光束子午 和弧矢场曲决定。二者之差反映了主光线周围 的细光束偏离同心光束的程度，称之为像散。
下，轴外球差的大小和轴上球差也基本相等。 •彗 差
在斜光束中子午彗差和弧矢彗差一般都同时存在，并且弧 矢彗差总比子午彗差小，大约等于子午彗差的三分之一。根据 其中任意一个就能判断系统彗差的大小。如果光学系统只存在 彗差，光束结构如图所示。
ppt课件
19
像点的形状如所示。
ppt课件
20
•像散 如果光学系统只存在像散，则子午光束和弧矢光束均分别
当 n' n 1 时，有 y' f 'tg
Y`12Y`1 Y`2 y`12y`1y`2
ppt课件
6
三、轴上像点的单色像差——球差
共轴光学系统，面形是旋转曲面。系统对光轴对称，进入系统 成像的入射光束和出射光束均对称于光轴，如图下图所示。
L`L`l`
ppt课件
7
对最大口径校正即ΔL`m=0，
ppt课件
3
二、介质的色散和光学系统的色差
光实际上是波长为400-760nm的电磁波。不同波长的光具有 不同的颜色，一般把光的颜色分成红、橙、黄、绿、蓝、靛、 紫七种。红光的波长最长，紫光的波长最短。白光则是由各 种颜色的光混合而成的。
如图8－2所示：
1
11
(n1)( )
f'
r1 r2
ppt课件