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1、一.球差 轴上物点发出的光束，经光学系统以后，与光轴夹不同角度的光线交光轴 于不同位置，因此，在像面上形成一个圆形弥散斑，这就是球差。二色球差F光的球差和C光的球差之差，称为色球差，该差值也等于边缘光和近轴光 色差之差。三. 波像差对于实际的光学系统，由于像差的存在，经光学系统形成的波面已不是球面 这种实际波面相对于理想球面波的偏离就是波像差。四. 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交点不再集中 于同一点，而形成了一个散布在一定范围的弥散图形，称为点列图。五. 单个折射球面的三个无球差点 单个折射球面的三对无球差点位置是(球心处、顶点处、齐明点处)六. 光学传递函数将物
2、的亮度分布函数展开为傅里叶级数或傅里叶积分，将光学系统对各种频 率的正弦光栅的传递和反应能力作为像质评价指标，称为光学传递函数。其曲线 与坐标轴所围的面积等于中心点亮度，还可以通过Tf曲线下降速度的快慢来评价 光学系统成像质量，下降越慢，成像质量越好。七子午平面：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八7种像差哪些与孔径有关，哪些与视场有关，哪些与两者都有关？ 仅与孔径有关的像差有：球差、位置色差； 仅与视场有关的像差有：像散、场曲、畸变、倍率色差； 与视场和孔径都有关系的有：彗差九.二级光谱 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
3、点或像点仍有偏离，这种偏离称为二级光谱。如果光学系统已对两种色光校正了位置色差，这两种色光的公共像点相对于 第三种色光的像点位置仍有差异，该差异称为二级光谱。十.解释五种赛德和数第一塞得和数Si也称为初级球差系数，用来表征初级球差。工S =工 luni (i - i )(iu)第二塞得和数工Sn也称为初级彗差系数，用来表征初级彗差。工S =工s JU1 I第三塞得和数工sm也称为初级像散系数，用来表征初级像散。SpII ii工SIV工 n 一 n _2 n nr第四塞得和数为SIV也称为匹兹凡和，决定的曲面称为匹兹凡面，用来表征匹兹凡 面弯曲。第五塞得和数SV用来表征初级畸变。工 S _工(S
4、 + S ):VIII IV i子午场曲：某一视场的子午像点相对于高斯像面的距离称为子午像面弯曲，简称 子午场曲。弧矢场曲：某一视场的弧矢像点相对于高斯像面的距离称为弧矢像面弯曲，简称 弧矢场曲。十二.像差容限 像差容限：根据瑞利判断，当系统的最大波像差小于时，认为系统像质是完善当的， 系统满足这一要求时，各像差的最大允许值称为像差容限。十三.论述像质评价的几种方法（1）斯特列尔判断 光学系统有像差时，衍射图样中心亮斑（艾里斑）占有的光强度要比理想成像时 有所下降，两者的光强度比称为st rehl强度比，又称为中心点亮度，以S.D 表 示。St rehl判断认为，中心点亮度S.D 大于等于0.
5、8时，系统是完善的。（2）瑞利判据 实际波面与参考球面之间的最大偏离量，即波像差不超过1/4波长时，此实际波 面可认为是无缺陷的。（3）分辨率 能被光学系统分辨开的两个物点之间的最小距离，称为光学系统的分辨率或分辨 本领。一个点的衍射图中心与另一个点的衍射图的第一暗环重合时，正好是这两个点能 分辨开的界限。这时两个衍射图的合成光强分布曲线中，两个极大值与中间极小值 之比为 1:0.735，与光能接收器能分辨的亮度差别相当。（4）点列图 有一点发出的许多光线经光学系统后，因像差使其与像面的交点不再集中于同一 点，而形成一个散步在一定范围的弥散图形，称为点列图。在大像差系统的点列 图中，点的分布能
6、近似的代表点像的能量分布，因此点列图中点的密集程度可以衡 量系统成像质量的优劣。（5）光学传递函数 将物的亮度分布函数展开为傅里叶级数或傅里叶积分，将光学系统对各种频率的 正弦光栅的传递和反应能力作为像质评价指标，称为光学传递函数。其曲线与坐标 轴所围的面积等于中心点亮度，还可以通过TF曲线下降速度的快慢来评价光学系 统成像质量，下降越慢，成像质量越好。十四.论述光学系统设计基本过程 首先，根据光学系统的性能参数和像差要求选定合适的结构模式，例如单透镜、双胶合透镜、透镜组等。然后求解初始结构参数，方法有依据初始像差理论啲w 法、查阅文献、依据经验等。然后对像差进行优化，一般来说镜片的曲率都可以
7、设 为变量，其中有些系统会有焦距要求，则可以根据孔径大小设置。光学系统一般还 会对玻璃厚度、间隔厚度有要求，有时还会要求整体系统长度对，于前两者可以在默 认评价函数里设置，对于整体长度可以根据HI操作数来设置。由此可以进行进行 优化，默认优化函数可以选择光斑大小或者波前。在此优化后可以观察图、光 斑图、光程差图、MTF曲线图、网格图等查看优化效果，根据效果可以针对的插入 操作数进行优化，常用的操作数有球差PHA、彗差COMA、像散ASTI、轴向色差AXCL、垂轴色差LACL、场曲FCUR、畸变DIST等。 此外还可以对镜片材料进行锤子优化，经过多次优化改进，最终达到光学系统要求 十五.论述利用
8、pw法求解双胶合薄透镜初始结构的基本过程。首先在双胶合薄透镜组的结构参数中确定独立结构参数从而求出相应的薄透镜曲率半径。进而求出P- , W”和ci。当由P、W和C求出P- , W-和ciI后, 可按下述步骤求解双胶合薄透镜组的初始结构参数：1、由P ,莊”，求出P；02、由P和I查表找出所需要的玻璃组合，再查表按所选玻璃组合找到申、Q、0 1 0 P、W 等；00Q1,2=Qo 土前式如果有两个解，3、由式分别计算出满足7和而W的形状因子Q：Q = Q厂W3 0 K则取其中与Q接近的一个作为所求的Q值；如果只有一个3解，即为所求；如果没有解，则表明所选玻璃组合不能满足戸的需要，一般需 要重新
9、选择玻璃组合。4、由Q值按式求解规化曲率p、p、p ；1235、由规化曲率求解实际曲率半径：r广广/ p. 十六.相对孔径，入瞳直径，与焦距三者之间的关系相对孔径=入瞳直径/焦距十七.一双胶合薄透镜组，若CI=0，则CII=0十八. zemax 操作数 EFFL 代表什么?（有效焦距） 十九.若光阑与相接薄透镜重合时可消除的单色像差为（畸变） 二十.出瞳距：光学系统最后一个面顶点到系统出瞳之间的距离，称为出瞳距。 二十一.比较冕牌玻璃与火石玻璃阿贝数大小冕牌玻璃与火石玻璃相比，冕牌玻璃的折射率较小，阿贝常数较大。 二十二像差概念光学系统中，由非近轴光线追迹所得的结果和近轴光线追迹所得的结果不一
10、致， 这些与高斯光学的理想状况的偏差，叫做像差。二十三.光焦度的概念n二_ 折合焦距的倒数称为光学系统的光焦度。f二十四.主光线 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。 二十五.阿贝数与色散的关系：材料的折射率越大，色散越厉害，即阿贝数越低。二 十六.单色像差中哪一种是主光线像差（畸变） 二十七.球差的校正。若只考虑初级球差和二级球差对边光校正球差，则最大球 差出现在哪一孔径带？若经过计算，使某一孔径椁L = 0，称光学系统对这一环带光线校正球差。大部分光学系统只能对一环带光线校正球差，一般是对边缘光线校正，这种光学 系统叫消球差系统。 0.707带光孔径带.二十八
11、.已知一焦距为1000mm，其光焦度为（1/1000）二十九.七种几何像差中，轴上产生圆形弥散斑的像差为（球差，？）产生彩色 弥散斑的像差有（倍率色差，位置色差）三十.不全影响清晰度的像差是（畸变） 三十一.不产生色差的元件（球面反射镜）三十二.一双分离薄透镜系统，其主光线与高斯像面交点的高度为20mm，相对畸 变值为 5%，试求理想像高。解：相对畸变公式，q = / y = y yo x 100%，已知 y = 20mm,q = 5%，可得y = 19.05 mmz 0 y00n三十三.一双胶合物镜焦距为300mm，第一块玻璃为K8玻璃（d =1.516， vn=56.76),第二块为F2( d =1.6129 ,丄申01 + 2 = 0V =36.98），求两透镜的光焦度1、出。12申+申12 = 0.0095652 n 1 k =0.00623192300三十四.一个光学系统包含初级与二级球差，已知边光球差 Lm=0，0.707带光球差为L0.707=-001，求：1. 球差表达式2. 求 L0.5 ， L0.853. 边光的初级球差，边光的高级球差4. 校正后最大球差出现在哪一光带，最大球差是多少？
