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《中国光学学会2006年学术大会论文摘要集》2006年
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二元光学在光学系统方面的设计应用

王德熙  魏亚东  
【摘要】:由像差理论可知,普通光学系统的二级光谱可以近似地表示为△L'FCD=0.00052f' 因此在长焦距折射式光学系统中,二级光谱色差是影响成像分辨率的主要因数。相对于同样的波长间隔,绝大部分折射材料在蓝光波段的末段表现出较大的部分色散,向红光波段逐渐减小;而二元光学元件(BOL)的色散变化情况恰好相反,因此有利于二级光谱的校正。要实现复消色差,则需在F、C和D波段的焦距相等。由光学玻璃色散的定义,可以得到衍射光学元件色散的表达式式中v为阿贝数;P为相对部分色散;下标M、L、S分别表示中心波长和长、短波长。一般v=-0.346\和P=0.6063。二元光学元件可等效为一种特殊的“光学材料”。利用普通的折射材料作为基底,在其表面上制作成二元光学元件,组成等效玻璃。可是由一个二元光学元件和一个折射透镜所组成的折衍混合透镜并不能校正二级光谱。但如果把这种混合透镜看成是一种具有可变P、v值的等效玻璃,并把其与另一种玻璃相结合实现复消色差是可行的。等效玻璃拥有连续的PH、vH,理论上只需在P—v图上找出一种不在此连线上的玻璃与其组合成混合透镜就可达到复消色差的目的。但从获得合理光焦度解的角度,希望所选择的材料在PH=P’的同时,v’与vH有足够大的差值。传统的光学系统利用透镜组,通过适当分配光焦度达到消色差的效果,留下其他自由度(如曲率,厚度等)以其他校正像差。但正如传统的利用正、负透镜胶合的消色差系统,负透镜增加了正透镜光焦度的负担,从而加大了其他单色像差, 限制了胶合透镜孔径的增大。而正光焦度的BOL拥有负向色散,不仅有帮助于消色差,而且分担了系统的光焦度,有利于减小单色像差,为消像差系统提供更多的自由度。

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