棱鏡的使用棱鏡的使用

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其展示了一個(gè)帶有顯著球面像差的球面透鏡，以及一個(gè)幾乎沒(méi)有任何球差的非球面透鏡。球透鏡中所出現(xiàn)的球差將讓入射的光線往許多不同的定點(diǎn)聚焦，產(chǎn)生模糊的圖像；如果過(guò)于嚴(yán)格地定義系統(tǒng)參數(shù)而不考慮光學(xué)或機(jī)械要求中的任何變化，則會(huì)導(dǎo)致規(guī)格過(guò)高，從而使成本和生產(chǎn)難度增加。而在非球面透鏡中，所有不同的光線都會(huì)聚焦在同一個(gè)定點(diǎn)上，因此相較而言產(chǎn)生較不模糊及質(zhì)量更加的圖像。

為了更好的理解非球面透鏡和球面透鏡在聚焦性能方面的差異，請(qǐng)參考一個(gè)量化的范例，其中我們會(huì)觀察兩個(gè)直徑25mm和焦距25mm的相等透鏡（f/1透鏡）。下表比較了軸上（0°物角）和軸外（0.5°和1.0°物角）的平行、單色光線（波長(zhǎng)為587.6nm）所產(chǎn)生的光點(diǎn)或模糊大小。非球面透鏡的光斑尺寸比球面透鏡小幾個(gè)數(shù)量級(jí)。棱鏡的使用棱鏡的使用棱鏡的使用光學(xué)參數(shù)規(guī)格非常有用，棱鏡的使用棱鏡的使用棱鏡的使用原因有以下兩點(diǎn)：首先，它們可以決定系統(tǒng)性能的可接受的關(guān)鍵參數(shù)限值。

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圖2: 中心度測(cè)量

其中W表示楔角，通常報(bào)告為弧分，n表示折射率。

平行度

平行度描述的是兩個(gè)平行表面之間的相互關(guān)系。它在窗口片和偏振片等元件時(shí)很有用，其中平行表面是提高系統(tǒng)性能的理想平面，這是因?yàn)樗鼈兛梢缘販p少畸變，否則該畸變會(huì)降低圖像或光的質(zhì)量。通常，該容差范圍從5弧分直至幾弧秒。

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如果條紋是彎曲的，則兩個(gè)虛線（一個(gè)虛線與條紋中點(diǎn)相切，另一個(gè)虛線穿過(guò)同一個(gè)條紋的端點(diǎn)）之間的條紋數(shù)量會(huì)指出平滑度錯(cuò)誤。平滑度的偏差通常是按波紋值(λ)來(lái)測(cè)量的，它們是由多個(gè)波長(zhǎng)的測(cè)試源組成。一個(gè)條紋對(duì)應(yīng)?的波長(zhǎng)。平滑度為1λ，則表示一般的質(zhì)量級(jí)別；然而，有些表面會(huì)對(duì)這些影響更敏感，如：(1)圖像平面的表面，因?yàn)檫@些瑕疵會(huì)產(chǎn)生聚焦，以及(2)具有高功率級(jí)別的表面，因?yàn)檫@些瑕疵會(huì)增加能量吸收并毀壞光學(xué)產(chǎn)品。平滑度為λ/4，則表示的質(zhì)量級(jí)別；平滑度為λ/20，表示的質(zhì)量級(jí)別。

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光學(xué)玻璃的折射率是一種重要屬性，因?yàn)楣鈱W(xué)表面的功率是從表面的曲率半徑和表面任意一側(cè)上的介質(zhì)折射率之差得來(lái)的。玻璃制造商的不均勻性是指玻璃折射率的變化。不均勻性是根據(jù)不同的等級(jí)來(lái)的，其中等級(jí)和不均勻性是互為相反關(guān)系的，隨著等級(jí)的增加，不均勻性則會(huì)減少（表3）。對(duì)于相同的激光束，聚焦透鏡的焦距與焦點(diǎn)尺寸之間的關(guān)系為：焦距越短，則焦點(diǎn)越小，時(shí)焦深也越短。

色散系數(shù)

玻璃的另一種材料屬性是色散系數(shù)，用于量化玻璃呈現(xiàn)的色散量。它是材料在f (486.1nm)、d (587.6nm) 和c (656.3nm)波長(zhǎng)時(shí)的折射率（方程式3）。