摘要：應(yīng)用初級(jí)像差理論求解初始結(jié)構(gòu)參數(shù)的方法，最多只能滿足初級(jí)像差的要求，并且隨著系統(tǒng)中各組元光焦度的分配、玻璃的選取和對(duì)某些參數(shù)的選擇的不同，滿足初級(jí)像差的解會(huì)是很多的。而其中往往只有少數(shù)的解有實(shí)用意義。這就需要進(jìn)行全面、系統(tǒng)的計(jì) 算、分析、歸納，以求得較好的初始解。一個(gè)好的初始解，應(yīng)該是像差分布合理、透鏡彎曲恰當(dāng)，特別是高級(jí)像差不能很大。 \E@s_fQ]
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應(yīng)用初級(jí)像差理論求解初始結(jié)構(gòu)參數(shù)的方法，最多只能滿足初級(jí)像差的要求，并且隨著系統(tǒng)中各組元光焦度的分配、玻璃的選取和對(duì)某些參數(shù)的選擇的不同，滿足初級(jí) 像差的解會(huì)是很多的。而其中往往只有少數(shù)的解有實(shí)用意義。這就需要進(jìn)行全面、系統(tǒng)的計(jì)算、分析、歸納，以求得較好的初始解。一個(gè)好的初始解，應(yīng)該是像差分 布合理、透鏡彎曲恰當(dāng)，特別是高級(jí)像差不能很大。 >`89N'lZBm
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校正了初級(jí)像差的解并不是直接能夠應(yīng)用的解。特別是當(dāng)系統(tǒng)比較復(fù)雜、相對(duì)孔徑和視場(chǎng)都較大時(shí)，初始解和最后的結(jié)果之間，差別就會(huì)很大。這表明，從一個(gè)初 始解到成為一個(gè)可實(shí)用的解，尚需進(jìn)行大量的像差校正和平衡工作，盡管已有許多頗為實(shí)用的光學(xué)自動(dòng)設(shè)計(jì)程序問(wèn)世，在操作中仍然需要很多的人工干預(yù)，設(shè)計(jì)工作 不可能完全由計(jì)算機(jī)完成。同時(shí)，好的計(jì)算機(jī)軟件也必須由人來(lái)設(shè)計(jì)。因此我們?nèi)孕枇私馊缦滦Ｕ?span onclick="sendmsg('pw_ajax.php','action=relatetag&tagname=光學(xué)系統(tǒng)',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_5">光學(xué)系統(tǒng)像差的原則和常用方法。 l RD xIuTK
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首先，各光組以至各面的像差分布要合理。在考慮初始結(jié)構(gòu)時(shí)，可將要校正的像差列成用P、W表示的方程組，這種方程組可能有多組精確解，也可能是病態(tài)的，或 無(wú)解。若是前者，應(yīng)選一合理的解；若是后者，應(yīng)取最小二乘解�？傊卸喾N解方程組的算法可資利用，在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)并不困難。然后，應(yīng)盡量做到各個(gè)面上以 較小的像差值相抵消，這樣就不至于會(huì)有很大的高級(jí)像差。在此，各透鏡組的光焦度分配、各個(gè)面的偏角負(fù)擔(dān)要盡量合理，要力求避免由各個(gè)面的大像差來(lái)抵消很多 面的異號(hào)像差。 V5a?=vK9
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其次，相對(duì)孔徑h/r或入射角很大的面一定要使其彎向光闌，以使主光線的偏角或 ip角盡量小，以減少軸外像差。反之，背向光闌的面只能有較小的相對(duì)孔徑。 ~o@\
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第三，像差不可能校正到完美無(wú)缺的理想程度，最后的像差應(yīng)有合理的匹配。這主要是指：軸上點(diǎn)像差與各個(gè)視場(chǎng)的軸外像差要盡可能一致，以便能在軸向離焦時(shí)使 像質(zhì)同時(shí)有所改善；軸上點(diǎn)或近軸點(diǎn)的像差與軸外點(diǎn)的像差不要有太大的差別，使整個(gè)視場(chǎng)內(nèi)的像質(zhì)比較均勻，至少應(yīng)使0.7視場(chǎng)范圍內(nèi)的像質(zhì)比較均勻。為確保 0.7視場(chǎng)內(nèi)有較好的質(zhì)量，必要時(shí)寧愿放棄全視場(chǎng)的像質(zhì)（讓他有更大像差）。因?yàn)樵?.7視場(chǎng)以外已非成像的主要區(qū)域，當(dāng)畫(huà)幅為矩形時(shí)（如照相底片），此 區(qū)域僅是像面一角，其像質(zhì)的相對(duì)重要性可以較低些。 i-,D_
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第四，挑選對(duì)像差變化靈敏、像差貢獻(xiàn)較大的表面改變其半徑。當(dāng)系統(tǒng)中有多個(gè)這樣的面時(shí)，應(yīng)挑選其中既能改良所要改的那種像差，又能兼顧其他像差的面來(lái)進(jìn)行修改。在像差校正的最后階段尚需對(duì)某一、二種像差做微量修改時(shí)，作單面修改也是能奏效的。 YOV :
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第五，若要求單色像差有較大變化而保持色差不變，可對(duì)某個(gè)透鏡或透鏡組作整體彎曲。這種做法對(duì)消除色差和匹茲凡和以外的所有像差均屬有效。 &$qF4B*
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第六，利用折射球面的反常區(qū)。在一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中，負(fù)的發(fā)散面或負(fù)透鏡常是為校正正透鏡的像差而設(shè)置，它們只能是少數(shù)。因此，讓正的會(huì)聚面處于反常區(qū)，使其在對(duì)光起會(huì)聚作用的同時(shí)，產(chǎn)生與發(fā)散面同號(hào)的像差就顯的特別有利。設(shè)計(jì)者應(yīng)善于利用這一性質(zhì)。 a@#Q:O)4
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第七，利用透鏡或透鏡組處于特殊位置時(shí)的像差性質(zhì)。例如，處于光闌或與光闌位置接近的透鏡或透鏡組，主要用于改變球差和慧差（用整體彎曲的方法）；遠(yuǎn)離光 闌位置的透鏡或透鏡組，主要用來(lái)改變像散、畸變和倍率色差。在像面或像面附近的場(chǎng)鏡可以用來(lái)校正像面彎曲。 ?MC(}dF 0
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第八，對(duì)于對(duì)稱型結(jié)構(gòu)的光學(xué)系統(tǒng)，可以選擇成對(duì)的對(duì)稱參數(shù)進(jìn)行修改。作對(duì)稱性變化以改變軸向像差，作非對(duì)稱變化以改變垂軸像差。 aDL)|> "Q
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第九，利用膠合面改變色差或其他像差，并在必要時(shí)調(diào)換玻璃。可以在原膠合透鏡中更換等折射率不等色散的玻璃，也可在適當(dāng)?shù)膯螇K透鏡中加入一個(gè)等折射率不 等色散的膠合面。膠合面還可用來(lái)校正其他像差，尤其是高級(jí)像差。此時(shí)，膠合面二邊應(yīng)有適當(dāng)?shù)恼凵渎什�，可根�?jù)像差的校正需要，使它起會(huì)聚或發(fā)散作用，半徑也可正可負(fù)，從而在像差校正方面得到很大的靈活性。同時(shí)，在需要改變膠合面二邊的折射率差以改變像差的性態(tài)、或微量控制某種高級(jí)像差，以及需要改變某透鏡 所承擔(dān)的偏角等場(chǎng)合，都能通過(guò)調(diào)換玻璃而奏效。 \sK:W|yy
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第十，合理的攔截光束和選定光闌位置�？讖胶鸵晥�(chǎng)都比較大的光學(xué)系統(tǒng)，軸外的寬光束常表現(xiàn)出很大的球差和慧差，使y'~tgU'特性曲線上下很不對(duì)稱。 原則上，應(yīng)首先立足于把像差盡可能校正好，在確定無(wú)法把寬光束部分的像差校正好的情況下，可以把光束中y’值變化大的外圍部分光線攔去，以消除其對(duì)像質(zhì)的 有害影響，并在設(shè)計(jì)的最后階段，根據(jù)像差校正需要最終確定光闌位置。 TMJ9~"IO
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最后值得指出，在像差校正過(guò)程中，重要的問(wèn)題是能夠判斷各結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括半徑、間隔、折射率等對(duì)像差變化影響的傾向。知道這種傾向，像差校正就不致盲目從事。一般講，像差隨結(jié)構(gòu)參數(shù)而變化的定性判斷是能夠作出，至少是能夠部分作出的。但要把握每一結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)所有像差的影響，特別是對(duì)最終像差的綜合影響是 不可能的。因此，逐個(gè)改變結(jié)構(gòu)參數(shù)，求出各參數(shù)對(duì)各種像差影響的變化量表是十分必要的。這也是光學(xué)自動(dòng)設(shè)計(jì)過(guò)程的必經(jīng)之路。另外，如果像差難以校正到預(yù)期 的要求，或希望所設(shè)計(jì)系統(tǒng)在光學(xué)性能，即孔徑或視場(chǎng)上要有擴(kuò)大時(shí)，也常采用復(fù)雜化的方法，如把某一透鏡或透鏡組分為二塊或二組，或者在系統(tǒng)的適當(dāng)位置加入透鏡（例如在會(huì)聚度較大的光束中，加入齊明透鏡）等。
