安徽科技学院：《工程光学》课程教学资源（PPT课件）第六章_像差理论

第六章 像差理论 一、概述 二、轴上点的球差 三、彗差（正弦差) 四、像散和场曲 五、畸变 六、色差

第六章 像差理论 二、轴上点的球差 三、彗差（正弦差） 四、像散和场曲 五、畸变 一、概述 六、色差

概述 理想成像的条件 (1)物面上每一个发光点在像方是一个 清晰的像点；（物点发出的同心光束在 像 像方仍保持是同心光束) (2)垂直于光轴的平面上各点的像 的清晰 像是否变形 必须是在垂直于光轴的同一个平面上 度 (3)每个垂直于光轴的像平面内，各像 点的放大率相同，从而保持物、像的几何 相似性；

一、概述 1、理想成像的条件 （1）物面上每一个发光点在像方是一个 清晰的像点；（物点发出的同心光束在 像方仍保持是同心光束） （2）垂直于光轴的平面上各点的像， 必须是在垂直于光轴的同一个平面上； （3）每个垂直于光轴的像平面内，各像 点的放大率相同，从而保持物、像的几何 相似性； 像 的 清 晰 度 像 是 否 变 形

、理想成像的条件 4)像的各部分应保持具有与物同样的彩 色。 像不出现不正确的彩色，并发生像模 糊。 大像差（Aberrations):实际像与理想像之 间的差异现象

（4）像的各部分应保持具有与物同样的彩 色。 像不出现不正确的彩色，并发生像模 糊。 ★ 像差（Aberrations）：实际像与理想像之 间的差异现象。 1、理想成像的条件

2、几何像差 (1)单色像差(Monochromatic Aberrations) a.球面像差；】 b.彗形像差； 宽光束引起的 C.像散； d.像场弯曲； 远轴物、窄光束引起的 e.畸变

（1）单色像差（Monochromatic Aberrations） 2、几何像差 宽光束引起的 远轴物、窄光束引起的 c. 像散； d. 像场弯曲； e. 畸变 a. 球面像差； b. 彗形像差；

2、几何像差 产生原因： 03 05 07 sin0≈0 3！51 7 sin0≈0 近轴光学：理想成像 (2)色像差(Chromatic Aberrations): ￡位置（轴向)色差 非单色物引起的n=n(2) g.倍率（垂轴)色差

2、几何像差 3 5 7 sin 3! 5! 7!    产生原因：    − + − + 近轴光学：理想成像 sin  （2）色像差（Chromatic Aberrations）： f. 位置（轴向）色差 g. 倍率（垂轴）色差 非单色物引起的 n = n()

3、 波像差(Wave Aberration) 实际波面和理想球面的偏差。 产生原因：基于波动光学，近轴物点发出 的球面波经系统后仍为球面波，但由于衍 射现象的存在，物点的理想像是一个艾里 斑。对于实际系统，由于像差的存在，经 系统后不再是球面波。 以下以单透镜为例，讨论各种像差的基 本性质

•3、波像差（Wave Aberration） —— 实际波面和理想球面的偏差。 产生原因：基于波动光学，近轴物点发出 的球面波经系 统后仍为球面波，但由于衍 射现象的存在，物点的理想像是一个艾里 斑。对于实际系统，由于像差的存在，经 系统后不再是球面波。 以下以单透镜为例，讨论各种像差的基 本性质

·4、基本概念 (1)主截面：包含光轴的任一平面。 (2)子午面：物点所在的主截面。 大对于轴上物点，任一主截面都是子午 面。 (3)弧矢面：与子午面垂直的主截面。 (4)理想像（高斯像）

（1）主截面：包含光轴的任一平面。 （2）子午面：物点所在的主截面。 ★对于轴上物点，任一主截面都是子午 面。 （3）弧矢面：与子午面垂直的主截面。 （4）理想像（高斯像）。 •4、基本概念

二、球差(Spherical Aberration) 高斯 1、定义 像面 oo ( 轴向)球差：轴上物点发出的同心、宽光 束经光学系统后，不再是同心光束。对于不同 孔径角（入射高度）的光线，将会聚在光轴 不同的位置，相对于理想像点有不同程度的 偏离

1、定义 （轴向）球差：轴上物点发出的同心、宽光 束经光学系统后, 不再是同心光束。对于不同 孔径角（入射高度）的光线，将会聚在光轴 不同的位置，相对于理想像点有不同程度的 偏离。 二、球差（Spherical Aberration） Um (  Lm  − = − L l Lm −  l A0 A  2 T ) −Um 5 4 3 1 高斯 像面

二、球差 (SphericalAberration) (轴向)球差： δ8L'=L'-1' 垂轴球差：光束在高斯像面上并不是会聚于 一个像点，而是一个圆形的弥散斑。 δT'=δL'tanU'=(L'-l'tanU

二、球差（Spherical Aberration） 垂轴球差：光束在高斯像面上并不是会聚于 一个像点，而是一个圆形的弥散斑。   T L U L l U       = = − tan ( ) tan （轴向）球差： L L l    = −

2、相关性质 大球差是轴上点像差，具有关于光轴对称性。 ★球差是光束孔径角（或入射高度）的函数。 6L'=∑4，h ∑au2 =

★ 球差是光束孔径角（或入射高度）的函数。 ★ 球差是轴上点像差，具有关于光轴对称性。 2 1 2 1 i i i i i i L A h a U   = =   2、相关性质