像差概述：从光阑到散斑图

"中文 chapter 7像差概述.pdf" 在光学设计中，像差是影响成像质量的关键因素。本章“像差概述”深入探讨了像差的基本概念，特别是球差、慧差和像散，并介绍了如何通过改变光阑位置来减小这些像差的影响。在光学系统中，像差会导致图像模糊，降低分辨率，因此理解和控制像差至关重要。 7.1介绍部分提到，第三章的练习中已经涉及到像差的优化，包括球差、慧差和像散的减少。而在第六章，我们通过调整光阑位置来进一步减少慧差和像散。这些基本像差会在优化函数编辑器SPHA（球差）、COMA（彗差）和ASTL（像散）中被处理。尽管可能已有初步认识，但在进行更复杂镜头设计之前，深入理解这些像差的本质和表现形式是必要的。像差的分析通常在像平面或输出孔径上进行。 7.2评价图部分介绍了两种重要的分析工具：射线图和散斑点图表。它们是评估和理解像差的关键。 7.2.1射线图，也称为光束分布图，通过显示不同光线在孔径面和像平面的分布来揭示像差。图7.1a描绘了一个离轴实物发出的光线经过透镜和光阑后的分布情况。主要光线穿过光阑中心，其他光线在孔径边缘两侧。射线图通过记录每条光线相对于主光线的位移来展示像差，其中主光线在像平面的穿透点设为零点。射线图的形状能反映出系统的像差类型和程度。理想情况下，没有像差的系统将呈现一条与x轴重合的直线。 7.2.2散斑图表是一种二维的像差分析工具，它展示了光线在像平面上的汇聚点分布。通过在瞳孔中引入两个直线栅格，从物体两端穿过孔径的光线在像空间会聚形成散斑图（如图7.3）。散斑图的集中程度反映了系统像差的程度，无像差系统中，散斑图将表现为一个点。 理解和掌握射线图和散斑点图表的使用，能够帮助光学设计师识别和纠正像差，从而提高光学系统的成像质量。在实际的设计过程中，这些工具和方法是不可或缺的，它们使得设计师能够直观地看到并量化像差的影响，从而实现更精确的光学系统优化。