引言

由于透镜或镜子的几何形状而产生的五种基本像差类型,适用于处理单色光的系统,被称为Seidel像差,取自Ludwig von Seidel于1857年的一篇论文。这些是在三阶光学中变得明显的像差,也称为Seidel光学。赛德尔Seidel像差 也称为初级像差或三阶像差,赛德尔像差系数表征了光学系统的初级像差在各个折射面上的分布。因此它除了光学系统的物距和视场相关,还与光学系统的结构密切相关。初级像差理论是光学设计的基础知识,CAXCAD软件包含Seidel像差计算的近轴数据,这组数据展示了软件内在计算的过程,从而让用户更加深入理解Seidel像差的使用和适用范围。


像差计算公式

Seidel 像差是完全基于近轴光学:追迹边缘光线和主光线就可以完成计算。在光线追迹过程中,表面的曲率的泰勒展开项(或者Snell定律的角度正弦)只近似到三阶,,因此我们也把这种像差称为三阶像差或初级像差。

Seidel 像差包含有七个项目:

球差SPHA S1,  慧差 COMA S2,  像散 ASTI S3,  场曲 FCUR S4,  畸变 DIST S5,  轴向色差 C1,  垂轴色差, C2

CAXCAD内部计算所采用的像差计算的公式如下:

像差公式

 

两个色差公式:

CAXCAD 的 Seidel 像差

在显示的数据中,第一组是近轴光线追迹的数据 H U A 代表边缘光线 HBAR UBAR ABAR 代表主光线

CAXCAD 提供了这组数据,可以让有需要的用户了解或验证计算的过程。

 

第二组和第三组分别表示Seidel 像差中的几何像差和波像差

Seidel 像差的操作数

CAXCAD 软件支持分析功能参数对应优化控制的原理和框架,这一点也是很多光学软件的特点。

因此Seidel 像差可以通过操作数来进行控制,对应的优化操作数 MFO 如下

  • 球差 S1: MF-SPHA 
  • 慧差 S2: MF-COMA 
  • 像散 S3: MF-ASTI 
  • 场曲 S4: MF-FCUR  
  • 畸变 S5: MF-DIST   
  • 轴向色差 C1: MF-AXCL
  • 垂轴色差 C2: MF-LACL

用户使用的时候无需输入MF的开头部分,而只需要输入后面的四个字母就可以了,返回的值将是以波长为单位的波像差数值。

特别说明 MF-DIST: Surf 参数如果是0,返回百分比的%几何畸变,如果是非0则返回对应表面的三阶畸变S5的波像差。