【精品】透镜技术.doc

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1、Flo2日woler

2、类型的透镜的描述，它们的焦距都是50mm,速度为F/2,设计合理并且在相同的焦距和速度下，复合透镜和综合透镜得到的成像的品质比简单透镜的好。这就耍进一步讨论透镜的像差。基本的透镜特性要判断透镜的特性，首先要了解它的某些特性。有效焦距透镜成像原理是将适当远近的光会聚到一个目标上，如果光源远离透镜，光线到达透镜后已变为一束束平行光，因此它们能够会聚到一个焦点上，焦点与有效折射而之间沿透镜光学轴线的距离称为有效焦距，图2以复合透镜为例说明了这个概念。透镜的速度透镜的速度是远光成像的一个有用参数，它可表示为F/#,下面对它定义：

3、、F/#=EFL/D其中EFL是有效焦距D是透镜直径*当无限远的轴向光束射向透镜时，对透镜的直径D右严格的界定，对于许多激光源，它的有效F/#被认为楚激光束的直径，而不是透镜的直径。实际上，透镜的F/#范围从很快的F/1到很慢的F/22,个F/2透镜成像的亮度是一个F/4透镜的四倍。视场角当可用成像的尺寸有限时，视场角（FOV）这一概念就很重要，FOV是光源产生尺寸的成像的高度的对透镜中心的夹角。FOV=2tan,（Wffl图像高度/有效焦距EFL）FOV通常収决于检测仪的规格。透镜的像差透镜收集发光点的光线，会聚成像的

4、相关点（结合点），透镜在会聚这些光线时，通常会出现精度误差，一个实像点，最小的成像，会因为衍射产生一个模糊在光圈，透镜像差的的透镜系统。单色像差1.球面像差efraadtor~i«m■tfwpertMitecwe阿torepoieoe4存在使得它无法成一个完美的像。为满足你对成像质弟的要求，你必须选择模糊光圈足够小2.慧形像差3.像场弯曲4.像散5.畸变色像差1.轴向色差（位置色差）2.横向色差（放大率色差）当透聚焦一束FOV为0的单色光时,就可以从成像中发现球面像差,球面像差是最有研究意义的单色像差，一束平行光入射可以

5、等量于一个平波阵面入射透镜，每个透镜都有可改变平波阵形状的有效折射血，一•个理想的透镜能把平波阵面转换成球波阵血，将折射光会聚到球面中心以得到最佳的成像。但对于许多透镜，有效的折射而并不能精确地把平波转变为球波，实际上即使很精确的球形镜片，因为光线离轴高度增大，会把平波转变成抛物线波,这种波与期望的球波有一定的差距。图3是2英寸（50mm）直径，200mm焦距，F/4的透镜，例如9-18页我们的40780型号，扩大的视角显示成像聚光的交接面，光线集中于轴线,傍轴是最精确的聚焦，光线远离轴线会聚合短傍轴焦点,光线偏离轴线越

6、远,聚焦误差越大,B止是傍轴焦点的缩影,模糊光圈，即球面像差存在形成的聚光尺寸,实际是减小与傍轴焦点的关联性。图4说明了这两个焦点位置的强度，范围和功能，在傍轴焦点上，能会聚一个0.02mmS径的光圈，围绕它的是直径为0.08mm的闪光圈,为了得到最小的聚焦尺寸,中心圈直径则要是0.025mm,I佃闪光圈的直径则要求小于0.04mm。儿乎所有的实际应用中，球而像差都存在，当透镜把光会聚到一•个最小的聚焦尺寸吋,成像的总体品质就会得到优化。选择6简单透镜吋，着眼于平衡两表而的工作量，选到的透镜的球而像差就能减小，例如选择一

7、个平凸透镜，凸而对看光线，它能平行光束，这结果大概相当于每个衣面弯角，用双凸透镜成1：1像时，两个表面做同样多的工作量。慧形像差慧形像差对傍轴光束的影响方式与球面像差对轴线光束的影响方式很相似，图5可以看出，当一-傍轴光束帯有慧形像差入射透镜时，每个环状区域，会聚的成像平而有轻微的不同高度，也有不同的聚焦尺寸，一-个完報的聚焦点，山于慧形像差的存在，结果形成明亮的三角形闪光圈一直延伸至透镜的光学轴线。两个简驻透镜对称结合可以抵消慧形像差，不会影响成像的最终品质。一个透镜系统,如果慧形像差没有消除，它与其它傍轴像差混合时，

8、就难以区分是哪一个慧形像差对最后成像品质的影响。Fig.5Off-axisaoDeration.comaAC18theopticalaxis.ABisthedirectionoftheincomingbundleofrays.Fig6TangentialandSagittalFieldCurvature.像场弯曲通常