絕大多數實際光學係統的成像是不完善的,像差就是不完善之處的具體(ti) 表述。像差的種類多,描述複雜,我們(men) 不僅(jin) 僅(jin) 要從(cong) 像差的幾何意義(yi) 和表現特點入手,我們(men) 還要從(cong) 像差的理論上深入研究,明確像差的表達式和計算。
像差理論與(yu) 計算係列(九)-倍率色差的計算
任何光學介質,對透明波段中不同波長的單色光具有不同的折射率,波長短者折射率大。 光學係統多半用白光成像,白光入射於(yu) 任何形狀的介質分界麵時,隻要入射角不為(wei) 零,各種色光將因色散而有不同的傳(chuan) 播途徑,結果導致各種色光有不同的成像位置和不同的成像倍率。這種成像的色差異稱為(wei) 色差。通常用兩(liang) 種按接收器的性質而選定的單色光來描達色差。對於(yu) 目視光學係統,都選為(wei) 藍色的 F光和紅色的C光。
色差有兩(liang) 種。其中描述這兩(liang) 種色光對軸上物點成像位置差異的色差稱為(wei) 位置色差或軸向色差,因不同色光成像倍率的不同而造成物體(ti) 的像大小差異的色差稱為(wei) 倍率色差或垂軸色差。
校正了位置色差的光學係統,隻能使二種色光的像點或像麵重合在一起,但二種色光的焦距並不一定就此相等,使這二種色光可能具有不同的放大率,使同一物體(ti) 的像大小不等,因而仍可能存在倍率色差。
光學係統的倍率色差,用二種色光的主光線與(yu) 高斯像麵的交點高度之差來度量,以符號 δy'ch衣示,若對F光和C光考慮色差,有
倍率色差的存在,使物體(ti) 像的邊緣呈現顏色,影響像的清晰度。所以,具有一定大小視場光學係統,必須校正倍率色差。
為(wei) 計算倍率色差值,需要對要校正色差的二種色光計算主光線的光路,然後求出它們(men) 與(yu) 高斯像麵的交點高度 y'F和y'C,再按上述公式求得。
物鏡的倍率色差很小或幾近為(wei) 零。這是因為(wei) 物鏡的位置色差已經校正,倍率色差也 隨之校正之故。另外,倍率色差顯然與(yu) 光闌位置有關(guan) ,因光闌與(yu) 物鏡重合,倍率色差也不會(hui) 產(chan) 生。例如,單個(ge) 薄透鏡不可能校正位置色差,當光闌與(yu) 之重合時倍率色差為(wei) 零;而當光闌位置移動時,倍率色差就要隨之變化。當光闌位於(yu) 透鏡之前時,如下圖所示,因,F光比C光偏折角度更大,y'F<y'C,故產(chan) 生負的倍率色差;反之,如光闌位於(yu) 透鏡之後,則產(chan) 生正的倍率色差。
相關(guan) 文獻:
《幾何光學 像差 光學設計》(第三版)——李曉彤 岑兆豐(feng)
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