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技術(shù)支持

【視覺知識】如何評價鏡頭成像質(zhì)量——瑞利判斷法

  • 來源:光虎

一、定義

瑞利判斷是根據(jù)成像波面相對理想球面波的變形程度來判斷光學系統(tǒng)的成像質(zhì)量的。瑞利認為實際波面與參考球面波之間的最大波像差不超過λ/4時,此波面可以看作是無缺陷的,此判斷為瑞利判斷。該判斷提出了光學系統(tǒng)成像時所允許存在的最大波像差公差,即認為波像差W<λ/4時,光學系統(tǒng)的成像質(zhì)量是良好的。

二、優(yōu)缺點

瑞利判斷的優(yōu)點是便于實際應(yīng)用,因為波像差與幾何像差之間的計算關(guān)系比較簡單,只要利用幾何光學中的光路計算得出幾何像差曲線,由曲線圖形積分便可方便的得到波像差,由所得到的波像差即可判斷光學系統(tǒng)的成像質(zhì)量優(yōu)劣。反之,由波像差和幾何像差之間的關(guān)系,利用瑞利判斷也可以得到幾何像差的公差范圍,這對實際光學系統(tǒng)的討論更為有利。

瑞利判斷雖然使用方便,但也存在不夠嚴密之處。因為它只考慮波像差的最大允許公差,而沒考慮缺陷部分在整個波面面積中所占的比重。例如,透鏡中的小氣泡或表面劃痕等,可能在某一局部會引起很大的波像差,按照瑞利判斷,這是不允許的。但在實際成像過程中,這種局部極小區(qū)域的缺陷,對光學系統(tǒng)的成像質(zhì)量并非有明顯的影響。

三、發(fā)展前景

現(xiàn)代光學軟件已能計算并繪制實際出射波面的整體情況。如圖一、圖二、圖三。設(shè)計者既能了解波面變形的程度,也能了解變形的面積大小。因此,瑞利判斷法正逐步克服其缺陷,在小像差系統(tǒng)中獲得越來越廣泛的應(yīng)用。


圖一 1視場出射波面


圖二 3視場出射波面


圖三 5視場出射波面





【來源:光虎光學內(nèi)部培訓(xùn)資料】




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