Zemax学习笔记（8）- 光学系统各种像差及其 Zemax模拟

2024-04-28 22:13:30

光学系统各种像差及其 [Zemax模拟]

1. 概述

像差从字面意思上看，就是成像的误差。光学系统并不是理想的，实际上成像不会完美地在像面上形成一个成像点，任何光学系统都只能尽可能地接近理想状态，那就是形成一个尽可能小的成像点，但这是不可能的，所以实际上的像差就是光线经过光学系统到成像面所成像的变形、模糊等问题的具体描述。

那么根据目前的分类，像差主要包括以下这几种：

色波长范围分为单色像差和色差。接下来，本文将对每一种像差进行简单的介绍并用Zemax进行相关的模拟。

2.单色像差

单色像差，就是一种颜色，对应某一个特定的波长或一个极小的波段，如400nm的紫光，所产生的像差。可以在Zemax模拟的时候只设置一种波长即可。

2.1 轴上像差-球差

从定性的角度看，***球差是由于近轴光线和远轴光线的光程差不想等导致的焦点不重合。***这与离焦问题不同，离焦是焦点完全偏离成像面，即焦平面与成像面没有重合，而球差是有两个或更多的焦平面。球差与镜面直径的四次方成正比，与焦长的三次方成反比，所以他在低焦比的镜子，也就是所谓的“快镜”上就比较明显。当一个望远镜焦比低于f/10时，来自远处的光线就不能聚集在一个点上。特别是来自镜面边缘的光线比来自镜面中心的光线更不易聚焦，这造成影像因为球差的存在而不能很尖锐的成象。所以焦比低于f/10的望远镜通常都使用非球面镜或加上修正镜。球差属于轴上旋转对称像差。

用Zemax模拟球差的话，与上一章[Zemax学习笔记（7）- 双透镜设计实例]中类似。输入以下设计目标，并将第2层厚度设置为边缘厚度为0。这个时候这个单透镜的主要误差就是球差了。因为球差不涉及轴外的像差，因此视场可以先只设置一个点。
以下内容详见
Zemax学习笔记光学系统各种相差详解

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