透镜设计中校正色差的步骤

发表的聘用光学元件

在透镜设计的许多应用中,避免色差是一个关键的性能要求。在这个视频中,我们回顾一些色差的原因和纠正方法。

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光学玻璃的色散

光学玻璃的色散

•所有的光学介质都有色散,这意味着折射率取决于光谱波长

•绘图不是线性的——蓝色区域通常更陡峭,红色区域则更平滑

•玻璃分散的近似公式包括:Schott,Conrady,Herzberger和Sellmeier。

分散

分散

焦点

焦点

单个光学元件具有不同波长的色彩焦点位置不同

聚焦误差为Δs^ ' =-〖f^ '〗_d/V_d

其中V_d=(n_d-1)/(n_F-n_C)是阿贝数

N_D - D-Line频谱折射率

n_f - 频谱F型折射率

n_C -光谱c线的折射率

阿贝数越大,消色差聚焦误差越小

色差只与光学功率和阿贝数有关,与透镜的半径和形状无关

为了矫正色差,需要佩戴不同V的眼镜。通常是高V的“冠玻璃”和低V的“燧石玻璃”

建立一个无与伦比的双峰当两个波长焦点重合时,下一个条件应该满足吗

Δs^'= - 〖f^'〗_ 1 / v_1 - 〖f^'〗_ 2 / v_2 = 0

1 / 2 =- 1 / 2 / 2

无与伦比的双峰

无与伦比的双峰

焦点

焦点

所以:

-因为V对所有光学眼镜都是正的,所以镜片必须是正的和负的。

- 如果双重需要具有正面,那么正元件的光功率必须大于整个双倍的光源

- 为了减少正元素的光源,Abbe号码应尽可能大

- 一个无与伦比的双峰可以消除几个选定波长的差异,但是对其他波长有聚焦差异。这种差异称为“次要光谱”

- 冠玻璃和燧石玻璃的阿贝数的差异越多,次要光谱越多

二次光谱是

〖∆S '〗_(f -d)=f ' (P_1-P_2)/(V_1-V_2)

其中p =(n_f-n_d)/(n_f-n_c)

APOCOONROMY镜片-3颜色

APOCOONROMY镜片-3颜色

焦点

焦点

APOCOONROMATOM校正意味着透镜提供了用于消除二次光谱的3个选定波长的色差校正。

通常3个镜头,使用2-3种不同的眼镜来实现这一点。

条件是P_1=P_2

为了满足这个条件,需要特殊的V和P关系的眼镜。这些是具有特殊色散行为的玻璃。

在蓝色区域和燧石玻璃中有长分散的冠状眼镜,在该区域中具有短分散。

德国肖特发明了这样的眼镜。

它们被命名为“Kurtz Flint Sonder”- KzFS型和“Lang Schwer Kron”- LgSK型眼镜

目的应该尽可能小的“三级谱”。

超级式镜片

超级式镜片

焦点

焦点

超级式校正意味着透镜提供了4个选定波长的色差校正。

通常用3种不同的眼镜用3-4个透镜元素来达到这个目的。

除了长长的皇冠玻璃和短燧石玻璃外,还用于获得更好的设计结果,例如致密的燧石 - SF型

球面像差或球形粒子的色差可以出现在具有大孔径的消色差校正透镜中。

混合diffracitve镜头

混合diffracitve镜头

焦点

焦点

至于玻璃无与伦比的双峰具有2波长焦点换档校正,应满足这些条件

Δs^ ' =-〖f^ '〗_1d/V_1d -〖f^ '〗_2d/V_2d =0

1 / 2 =- 1 / 2 / 2

衍射元件的ABBE编号被描述为

V_d =λ_d /(λ_f -λ_c) = -3.452

因此:

1)衍射光学元件具有比光学玻璃更大的分散。

2)衍射元件的ABBE数为负。杂交消色差镜片具有正光功率应由正折射元件和正衍射1组成。混合化学器皿的“冠元素”将具有较小的光学电源对整个消色差透镜。

衍射元件“二次光谱”的基本分散体大于完全屈光消色差双重。杂交杂交类双光谱的二次光谱也是负的

通常,校正球形像差对于光谱波长的一个波长,例如在视觉带中的绿色。

尽管进行了颜色校正,在工作波段内的其他波长仍然可以看到一些残余球面像差。

使用额外的镜片参数,应校正球粒色大学。其他像差可能存在剩余色差:昏迷,现场曲率和失真。

同时校正轴向颜色

同时校正轴向颜色

4种玻璃的7元素设计。宽频带5色超消色差校正球色差

球粒色瘤

球粒色瘤

焦点

焦点

4玻璃设计用于在0.4至0.9微米波段中实现5个颜色校正超级罗马特。

使用由7个元素设计提供的附加参数来校正球粒色大学

侧面颜色

侧面颜色

焦点

焦点

侧色是主光线的色差。

侧色是蓝光与红光主光线相交的差值。

如果不进行校正,横向颜色就会出现在视野中。如果你从视场中心到视场边缘用一个简单的目镜就能看到

总结

由于现有现有眼镜的色散行为非常不同,因此无法达到理想的颜色校正。仅可能对波长区域内的若干波长进行校正。

对于具有高光圈的系统难以进行任务,因为球粒色大学的校正将更加困难。

横向颜色更难以消除并且需要额外的光学系统参数来校正。

由于给定光学系统中的衍射导致,残留光谱可以在衍射极限以下降低。

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