高級球差數(shù)據(jù)計算、曲線繪制、性能分析

以像差理論為指導(dǎo)，通過反復(fù)的嘗試、計算，修改來獲得最佳的結(jié)果。這是經(jīng)典光學(xué)設(shè)計的基本做法。即使在使用光學(xué)軟件自動優(yōu)化像差的今天，設(shè)計者了解各種透鏡的結(jié)構(gòu)形式、像差特性及為什么會產(chǎn)生這種特性，仍然是十分重要的。現(xiàn)在的光學(xué)設(shè)計師都采用光學(xué)軟件，但很多設(shè)計師對不同結(jié)構(gòu)的透鏡的性能及作用的認(rèn)識卻很少，這是不夠的。而優(yōu)化程序很多時候，采用的是數(shù)學(xué)方法，把很多經(jīng)典的、已經(jīng)重復(fù)驗證很多次的成功的結(jié)構(gòu)，忽略掉了。僅僅使用軟件優(yōu)化光學(xué)系統(tǒng)，有時是解決不了問題的。因此，對光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、像差性能了解清楚，能更好的發(fā)揮設(shè)計軟件的作用。

最近重新看了一下光學(xué)理論知識，把以前手動追跡光線的公式，在Matlab里編程實現(xiàn)了一下。程序編寫完成之后，以一個簡單的雙膠合透鏡為例，做了一下驗證。以簡單雙膠合為例，比較容易和以前的數(shù)據(jù)對照，驗證程序正確與否。驗證成功之后，即可代入復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)，計算各面球差貢獻、各面球差的初級球差、二級球差、san 級球差或更高級球差。（高級像差的計算，也可以在Zemax里，采用近軸、實際光線操作數(shù)，計算出來。）目前程序里只計算到san 級。先分享一個雙膠合透鏡的追跡、計算結(jié)果。之后，會分享一個消帶球差的透鏡組追跡、計算結(jié)果。
如圖示：黑色為透鏡組球差曲線，初級、二級、san 級分別為r、g、b。

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消球差透鏡組球差曲線

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第一面球差貢獻

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第二面球差貢獻

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第三面球差貢獻

由以上曲線可以看出，對透鏡的單個表面而言，其球差以初級為主。透鏡的消邊緣球差，基本上是以第二面的初級、二級球差，補償一、三面的初級球差。

而下圖的消帶球差透鏡球差曲線的校正，是修改透鏡結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了與以上透鏡結(jié)構(gòu)，反向的san級球差，對球差進行了進一步的補償獲得的。這個，會在以后發(fā)帖說明。