OPTICS应用案例系列
12/52

12+86 (0755) 2967 5435 • 爱特蒙特光学 (深圳) 有限公司光学像差是指与完美数学模型相比所存在的偏差. 请务必注意,光学像差产生的原因并非物理、光学或机械缺陷,而是 透镜 形状本身, 或者是光学元件在系统中的位置,因光的波属性而导致的。光学系统的设计通常采一阶或近轴光学元件,以计算像大小和位置。近轴光学元件不会考虑像差,它会将光视为光线,因此会忽略导致像差的波现象。如需有关光学像差的简介,请参阅 色像差和单色光学像差.对色像差和单色光学像差的不同群组和类型进行定义后,难点在于通过计算机分析或实际观察来识别系统中的像差,然后对系统进行修正以减少像差。通常光学设计师会先将系统置于光学系统设计软件(例如Zemax® 或 Code V®) 中,以检查系统的性能与像差。请务必注意在制造光学组件后,可以通过观察系统的输出来识别像差.以光学方式识别像差确定光学 系统中存在的像差并非易事,即使是在计算机分析阶段,也是如此,因为在任意指定系统中通常存在至少两种像差。光学设计师会使用多种工具来识别像差,并尝试对像差进行修正,通常包括计算机生成的光斑图、波扇形图以及光线扇形图。光斑图会展示单一光点在通过系统成像后如何显示。波扇形图绘制的是波前在完美波形沿x轴平直的位置相对于平直波前的状况。光线扇形图绘制的是光线扇形的点相对于光瞳坐标的状况。以下菜单展示了切向平面(垂直,y 方向)和矢向平面(水平,z 方向)的典型波扇形图和光线扇形图,其中对于以下每种像差,H = 1:倾斜 (W111), 散焦 (W020), 球面 (W040), 彗差 (W131), 像散 (W222), 场曲率 (W220), 和畸变 (W311). 只需选择感兴趣的像差即可查看每幅图.识别像差(尤其是在设计阶段)是修正像差的第一步。为什么光学设计师希望修正像差?答案是为了创建衍射极限的系统,这样能够产生最佳性能。衍射极限系统将所有像差包含在艾里斑光斑大小中,或包含在圆形光圈(图 1)导致的衍射图案大小中.等式1可用于计算艾里斑光斑大小(d),其中λ是系统中所用的波长,f/# 是系统的光圈数.光学像差示例设计并制造系统后,通过对点光源(例如 激光)成像可以看到像差, 通过系统可以看到单一点在像平面上如何显示。可能存在多种像差,但一般来说,像与点光源的相似度越高,像差越少,这与大小无关,因为系统可能会放大点光源。以下七个示例展示了光线在对应的像差是系统中唯一像差时的行为、使用通用测试目标板对有像差影像进行的模拟(图 2 - 4),以及为了最大限度减少像差而采取的可能修正措施.模拟在 Code V® 中被创建并进行了放大,以便更好地展示产生的像差。请务必注意,由于一阶与三阶像差存在共性,因此我们仅对这两者进行讨论,对更高阶的像差进行修正会变得非常复杂,而对像的质量则仅进行轻微改善.光学像差的比较图1: 艾里斑图案(1)d = 2.44λ (f /#)Tilt (W111)Coma (W131)Astigmatism (W222)Field Curvature (W220)Distortion (W311)Defocus (W020)Spherical (W040)yTangential Wave FanWy (λ)xSagittal Wave FanWx (λ)yTangential Ray FanEy (μm)xSagittal Ray FanEx (μm)1-111-11-1-1-1-11111yTangential Wave FanWy (λ)xSagittal Wave FanWx (λ)yTangential Ray FanEy (μm)xSagittal Ray FanEx (μm)1-111-11-1-1-2-21122yTangential Wave FanWy (λ)xSagittal Wave FanWx (λ)yTangential Ray FanEy (μm)xSagittal Ray FanEx (μm)1-111-11-1-1-4-41144yTangential Wave FanWy (λ)xSagittal Wave FanWx (λ)yTangential Ray FanEy (μm)xSagittal Ray FanEx (μm)1-111-11-1-1-3-11131yTangential Wave FanWy (λ)xSagittal Wave FanWx (λ)yTangential Ray FanEy (μm)xSagittal Ray FanEx (μm)1-111-11-1-1-2-11121yTangential Wave FanWy (λ)xSagittal Wave FanWx (λ)yTangential Ray FanEy (μm)xSagittal Ray FanEx (μm)1-111-11-1-1-2-21122yTangential Wave FanWy (λ)xSagittal Wave FanWx (λ)yTangential Ray FanEy (μm)xSagittal Ray FanEx (μm)1-111-11-1-1-2-21122

元のページ  ../index.html#12

このブックを見る