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波像差系列(五)-参考点移动产生的波像差、焦深

发布时间:2022-11-30 11:28:18 浏览量:1583 作者:Alex

正文


像差系列(五)-参考点移动产生的波像差焦深


参考点的位置变化时,对于几何像差而言,只是相当于坐标原点的变化,不会引入新的像差进入到系统中。但是对于波像差而言则不同,挡参考点的位置变化时,相当于参考球面的半径发生变化,使得新的参考球面与原来的参考球面有所偏离,这就是参考点移动所产生的波像差。


若参考点沿波面对称轴移动,其所引起的波像差变化量 可应用公式



 代替其中的球差来求得,即



当参考点在垂轴方向移动时,其所产生的波像差的变化量可对如下公式进行积分而得。



此时式中的常量,,并考虑到,得



焦深,是焦点深度的简称。光学成像系统的焦深指的是当系统像面移动造成的系统波像差变化不超过四分之一波长时,则认为这个像面可以移动的范围便是光学系统的焦深。在使用显微镜时,当焦点对准某一物体时,不仅位于该点平面上的各点可以看清楚,而且在此平面的上下一定厚度内,也能看得清楚,这个清楚部分的厚度就是焦深。


焦深大,分辨率降低,但可以看到被检物体的全层,而焦深小,则只能看到被检物体的一薄层。


对于理想光学系统,以高斯像点为参考点时,波像差为零。若有一微量的离焦只要其产生的波像差小于 1/4 波长,仍然不丢失其成像的完善性。与此相应的离焦量为



无论实际像点在高斯像点之前或之后波像差都不会超过 1/4 波长,故定义焦深为



由此可见,焦深与光学系统的孔径角有关,孔径越大,焦深越小。焦深是光学中的一个重要量值,可用它作为衡量光学系统的剩余像差能否被允许的尺度。


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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