光学设计复习
1.球差的概念
不同倾角的光线交光轴于不同位置上，相对于理想像点的位置有不同的偏离。

这是单色光的成像缺陷之一，称为球差。

2.色球差
F 光的球差和C 光的球差之差称为色球差。

3.波像差
实际波面相对于理想球面波的偏离就是波像差。

（实际波面与理想波面在出瞳处相切时，两波面间的光程差。

）
4点列图
由一点发出的许多光线经光学系统后，因像差使其与像面的的交点不再集中同一点，而形成了一个散布在一定范围的弥散图形，称为点列图。

5.单个折射球面的三个无球差点
①L =0，L ′=0，物、像点与球面顶点重合（球心处）
②sin I −sin I′=0,I =I ′=0，L ′=r ，物、像点与球面中心重合。

（顶点处）
③sin I′−sin U =0或I ′=U ，此时不管孔径角多大，都不产生球差，此时对应的物像点位置分别为
L =n +n ＇n r ，L ′=n +n ＇n ＇
r 。

（齐明处） 6.光学传递函数
光学传递函数是指以空间频率为变量，表征成像过程中调制度和横向相移的相对变化的函数。

（光学传递函数是一定空间频率下像的对比度与物的对比度之比。

能反映不同空间频率、不同对比度的传递能力。

）
T(s,t)调制传递函数；θ(s,t)相位传递函数。

7.子午平面、弧矢面
子午平面：包含物点和光轴的平面。

弧矢面：包含主光线并与子午平面垂直的面。

8.七种像差，哪些与孔径有关？哪些与视场有关？哪些与两者均有关？
与孔径有关：球差、位置色差
与视场有关：像散、场曲、畸变、倍率色差
与视场孔径都有关：彗差
9.二级光谱
消色差系统只能对二种色光校正位置色差，它们的公共焦点或像点相对于中间色光的焦点或像点的偏离称为二级光谱。

10.解释五种塞德和数
第一塞德和数：初级球差系数
第二塞德和数：初级彗差
第三塞德和数：初级像散
第四塞德和数：匹兹凡面弯曲
第五塞德和数：初级畸变
11.子午场曲、弧矢场曲
()()(),,exp ,H s t T s t i s t θ⎡⎤=-⎣⎦
子午场曲：子午光束的交点与高斯像面在沿着光轴方向上的距离。

弧矢场曲：弧矢光束的交点与高斯像面在沿着光轴方向上的距离。

12.像差容限
13.论述像质评价的几种方法
评价像质的方法主要有瑞利(Reyleigh)判断法、中心点亮度法、分辨率法、点列图法和光学传递函数(OTF)法5种。

瑞利判断便于实际应用，但它有不够严密之处，只适用于小像差光学系统；
中心点亮度法概念明确，但计算复杂，它也只适用于小像差光学系统；
分辨率法十分便于使用，但由于受到照明条件、观察者等各种因素的影响，结果不够客观，而且它只适用于大像差系统；
点列图法需要进行大量的光线光路计算；光学传递函数法是最客观、最全面的像质评价方法，既反映了衍射对系统的影响也反映了像差对系统的影响，既适用于大像差光学系统的评价也适用于小像差光学系统的评价。

14.简述光学系统设计的基本过程
（1）建立光学系统模型：
系统特性参输入：孔径、视场的设定、波长的设定。

初始结构输入：表面数量及序号、面行、表面结构参数输入。

（2）像质评价
（3）优化：设置评价函数和优化操作数、设置优化变量、进行优化。

（4）公差分析：公差数据设置、执行公差分析。

15.论述利用PW法求解双胶合薄透镜初始结构的基本过程
16.论述相对孔径、入瞳直径与焦距三者之间的关系
相对孔径=D
f
17.一双胶合薄透镜组，若CⅠ=0，则CⅡ=？
C
=0
Ⅱ
18.ZEMAX操作数EFFL代表什么？
EFFL: 透镜单元的有效焦距
19.若光阑与相接薄透镜系统重合时，可消除的单色像差为？
畸变
20.出瞳距概念
自光学系统最后一面顶点到出瞳平面与光轴交点的距离。

21.比较冕牌玻璃与火石玻璃的阿贝数大小
冕牌玻璃折射率通常小于1.6，色散系数（也称阿贝数，数值越大，色散越小）大于50，火石玻璃则相反。

（冕牌玻璃阿贝数大于火石玻璃）
22.像差概念
实际光学系统所成的像和近轴区所成的像之间的差异称为像差。

23.光焦度的概念
光焦度等于像方光束会聚度与物方光束会聚度之差，它表征光学系统偏折光线的能力。

24.主光线概念
轴外某视场点发出的通过入瞳中心的实际光线称为该视场点发出的主光线。

25.阿贝数与色散的关系
阿贝数数值越大，色散越小。

26.单色像差中哪一种是主光线像差？
畸变
27.球差的校正若只考虑初级球差与二级球差，对边光校
球差，则最大球差出现在哪一孔径带？
28.已知一焦距为1000mm ，求其光焦度
11000
29.七种几何像差中，轴上产生圆形弥散斑的像差为？
位置色差、球差
30.七种几何像差中，产生彩色弥散斑像差有？
位置色差、倍率色差
31.不会影响清晰度的像差是？
畸变
32.不产生色差的元件
球面反射镜
33.一双分离薄透镜系统，其主光线与高斯面交点高度为20mm ，相对畸变为5%，求理想像高。

解： 已知： 34.一双胶合物镜，焦距为300mm ，第一块玻璃为K8玻璃（n d =1.516，v d =56.76），第二块玻璃为F2（n d =1.6129,v d =36.98），求两块透镜的光焦度。

解：由： 35.一光学系统，包含初级与二级球差，已知边光球差δL m =0，0.707带光球差为δL 0.707=-0.01，求：
①．球差表达式；
000
100%y y y y y δδ'''-=⨯''0
20,5%y y mm y δ''=='0
19.05y mm '⇒=12、ϕϕ1212121+=0，+=f
ϕϕϕϕνν11121==0.00957-f
νϕνν⇒⋅22121=-=-0.00623-f
νϕνν⋅
②．求δL 0.5′、δL 0.85′；
解：
，
③．边光的初级球差？边光的高级球差？
解：
④.校正后最大球差出现在哪一光带？最大球差是多少？ 答:=0.707时，具有最大剩余球差，即最大剩余球差在0.707带，数值为 24
1112h h L m m A A h h δ⎛⎫⎛⎫'=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
120A A +=24120.7070.7070.01A A ⨯+⨯=-10.04A ⇒=-20.04A =0.5
1-0.0075L A δ'∴==0.85
2-0.00802L A δ'==0高120.04,0.04m m L A L A δδ''==-==1h m h 0.707=-0.01L δ'。