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像差理论与计算系列(九)-倍率色差的计算

发布时间:2022-06-13 09:31:36 浏览量:2893 作者:Alex

摘要

绝大多数实际光学系统的成像是不完善的,像差就是不完善之处的具体表述。像差的种类多,描述复杂,我们不仅仅要从像差的几何意义和表现特点入手,我们还要从像差的理论上深入研究,明确像差的表达式和计算。


正文


像差理论与计算系列(九)-倍率色差的计算


任何光学介质,对透明波段中不同波长的单色光具有不同的折射率,波长短者折射率大。 光学系统多半用白光成像,白光入射于任何形状的介质分界面时,只要入射角不为零,各种色光将因色散而有不同的传播途径,结果导致各种色光有不同的成像位置和不同的成像倍率。这种成像的色差异称为色差。通常用两种按接收器的性质而选定的单色光来描达色差。对于目视光学系统,都选为蓝色的 F光和红色的C光。


色差有两种。其中描述这两种色光对轴上物点成像位置差异的色差称为位置色差或轴向色差,因不同色光成像倍率的不同而造成物体的像大小差异的色差称为倍率色差或垂轴色差


校正了位置色差的光学系统,只能使二种色光的像点或像面重合在一起,但二种色光的焦距并不一定就此相等,使这二种色光可能具有不同的放大率,使同一物体的像大小不等,因而仍可能存在倍率色差。


光学系统的倍率色差,用二种色光的主光线高斯像面的交点高度之差来度量,以符号 δy'ch衣示,若对F光和C光考虑色差,有

倍率色差的存在,使物体像的边缘呈现颜色,影响像的清晰度。所以,具有一定大小视场光学系统,必须校正倍率色差。


为计算倍率色差值,需要对要校正色差的二种色光计算主光线的光路,然后求出它们与高斯像面的交点高度 y'F和y'C,再按上述公式求得。


物镜的倍率色差很小或几近为零。这是因为物镜的位置色差已经校正,倍率色差也 随之校正之故。另外,倍率色差显然与光阑位置有关,因光阑与物镜重合,倍率色差也不会产生。例如,单个薄透镜不可能校正位置色差,当光阑与之重合时倍率色差为零;而当光阑位置移动时,倍率色差就要随之变化。当光阑位于透镜之前时,如下图所示,因,F光比C光偏折角度更大,y'F<y'C,故产生负的倍率色差;反之,如光阑位于透镜之后,则产生正的倍率色差。 



相关文献:

《几何光学 像差 光学设计》(第三版)——李晓彤 岑兆丰


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