应用光学笔记(持续更新)
常见术语
数值孔径
数值孔径:NA=n*sina,折射率和孔径角半数的正弦之积。孔径角越大,光通量越大。
光焦度
光焦度:像方焦距的倒数(近似认为空气的折射率为1),等于像方光束会聚度和物方光束会聚度之差,表征光学系统偏折光线的能力。
阿贝数
阿贝数:表明透明介质色散能力的指数。一般来说,介质的折射率越大,色散越严重,阿贝数越小;反之,介质的折射率越小,色散越轻微,阿贝数越大。
相对孔径
F数即为F/#中的#数。
F数即为光圈,为焦距和孔径的比值,其倒数为相对孔径。光圈F/#,#越大,景深越深,#越小,景深越浅。F数决定了像面照度和设计的难度。
理想情况下,F数越小,孔径越大,光学系统艾里斑越小,分辨率越高,但一般情况下孔径角增大,像差也会变大,RMS也会越大,镜头设计难度正比于NA*FOV。
英文缩写
FOV 视场角
FNO 相对孔径
EFFL 有效前焦距
EBFL 有效后焦距
RMS RADIUS 这是一个光线扩散程度的系数,表示每条光线和参考点距离的平方的平均值,然后取平方根,即点列图均方根。
Zemax设置
曲率半径负值表示凹面
厚度负值表示反射
像差的分类
球差
球差:与物高无关,与入瞳孔径三次方成正比的像差。它使理想像平面中各像点都成为同样大小的圆斑。轴上物点只有球差这一种像差。通过入射光瞳不同环带的光线,经过光学系统后会聚在光轴上不同的点,这些点与近轴光电像点之差称为轴向像差。
慧差
慧差:与物高一次方、入瞳孔径二次方成正比的像差。若仅存在慧差,轴外物点发出的通过入瞳孔径不同环带的光线,会在理想平面上形成半径变化且沿视场半径方向偏移的像圈。它们的组合会使物点的像形成和彗星相似的弥散斑。
场曲和像散
场曲和像散:与物高二次方、入瞳孔径一次方成正比的像差。若仅存在场曲,则所有无平面的点都有相应的像点,但分布在一个球面上:若采用弯成此种形状的底片,则可获得处处清晰的像。此时在理想像平面上,像点呈现为圆斑。
畸变
畸变:仅与物高三次方成正比的像差。弱仅有畸变,得到的像是清晰的,但像的形状和物不相似。
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