工程光学

杨健君

目录

  • 1 序
    • 1.1 序
  • 2 第一章 几何光学基础
    • 2.1 第一节 几何光学的基本定律
    • 2.2 第二节 光学系统及成像的基本概念
  • 3 第二章 高斯光学
    • 3.1 第一节 近轴光学系统的光路计算
    • 3.2 第二节 球面光学成像系统​
    • 3.3 第三节 理想光学系统
    • 3.4 第四节 理想光学系统的基点与基面
    • 3.5 第五节 理想光学系统的物像关系
    • 3.6 第六节 节点
    • 3.7 第七节 理想光学系统的组合
    • 3.8 第八节 透镜
    • 3.9 第九节 矩阵运算在几何光学中的应用
    • 3.10 第十节 共轴球面系统的物像关系
  • 4 第三章 平面镜与棱镜系统
    • 4.1 第一节 平行平板
    • 4.2 第二节 折射棱镜与光楔
    • 4.3 第三节 平面镜
    • 4.4 第四节 反射棱镜
    • 4.5 第五节 光学材料
  • 5 第四章 光阑
    • 5.1 第一节 光阑
    • 5.2 第二节 场镜的特性及其应用
    • 5.3 第三节 光学系统的景深
    • 5.4 第四节 远心光路
    • 5.5 扩展一 辐射度学与光度学中的基本量
    • 5.6 扩展二 朗伯余弦定律及朗伯源
    • 5.7 扩展三 光照度计算
    • 5.8 扩展四 光学系统中光束的光亮度
    • 5.9 扩展五 成像系统像面的光照度
    • 5.10 扩展六 光学系统中光能损失的计算
    • 5.11 扩展七 色度学基础
  • 6 第五章 光学系统的像质评价
    • 6.1 第一节 像差概述
    • 6.2 第二节 色差
  • 7 第六章 目视光学系统
    • 7.1 第一节 人眼的光学特性
    • 7.2 第二节 放大镜
    • 7.3 第三节 显微镜系统
    • 7.4 第四节 望远镜系统
    • 7.5 第五节 光学系统外形尺寸的计算
  • 8 第七章 摄影和投影光学系统
    • 8.1 序 摄影机发展史
    • 8.2 第一节 摄影与投影系统的光学参数
    • 8.3 第二节 超远摄型系统
    • 8.4 第三节 超广角型系统
    • 8.5 第四节 变焦距系统
    • 8.6 第五节 CCD/CMOS摄像系统
  • 9 第八章 照明光学系统
    • 9.1 第一节 照明系统的基本要求
    • 9.2 第二节 几种特殊照明方式
    • 9.3 第三节 聚光镜类型
    • 9.4 第四节 光能计算实例
  • 10 第九章 激光光学系统
    • 10.1 序 激光简介
    • 10.2 第一节 激光束传输特性
    • 10.3 第二节 激光束的透镜变换
    • 10.4 第三节 激光透镜与望远镜
    • 10.5 第四节 激光整形和微光斑形成系统
    • 10.6 第五章 激光扫描系统
    • 10.7 第六节 光学信息处理系统和傅立叶变换镜头
    • 10.8 第七节 激光谐振腔的计算
  • 11 第十章 纤维光学系统
    • 11.1 第一节 纤维光学系统
    • 11.2 新建课程目录
第二节 色差

补充: 色差



u点物不能成点像,而得到不同位置的单色像,某一截面为彩色弥散斑




u倍率色差严重时,物体的像有彩色边缘,即各种色光的像轴外点不重合。因此,倍率色差将破坏轴外点像的清晰度,造成白色像的模糊

u正色差——红色像在紫色像之右(正透镜)

u负色差——红色像在紫色像之左(负透镜)

色散本领  v

色散率


三消色差

正负透镜的组合

u单透镜的色差无法消除,u两透镜组合,且材料不同d=0,胶合、密接,正负透镜消色差d≠0,且n1=n2,

反射式光学系统有无色差存在?


波象差

星点检验

检验时使用带有微孔的星点板,一般用眼睛直接观察星点板的星点像,对于显微物镜等小像差系统主要看星点像的大小和形状  


分辨率

理想光学系统衍射分辨率普遍公式

鉴别率板

使用数码相机对此板实拍后,对数码照片可以判读

出相机的分辨率


光学传递函数

几何像差、 波像差:主要用于设计阶段评价系统的设计质量

星点法、分辨率:生产过程中检验样品的实际成像质量

光学系统设计完成以后,必须试制出实际的产品,通过分辨率检验才能确定实际光学系统的的质量

希望找到一种对设计和使用都适用的统一的像质评价指标

一图像分解与合成

u把物平面分解成无穷多个物点,每个物点通过光学系统以后,在像面上形成一个弥散斑.弥散斑累加得到像面

u利用傅立叶变换的方法,对物平面作另一种形式的分解

u把物体看作是由各种频率的谱组成,对物体的光场分布函数展开成傅立叶级数或傅立叶积分

空间频率

振幅频谱函数(对比度)

位相频谱函数

把物面图形分解成余弦基元来研究光学系统的成像性质

u传函测量要使用光学传递函数测试仪下图是一台传函测试仪,使用时只要将被测物镜装夹好,将光点调到最小,就可以得到这个物镜光学传递函曲线图