在成像光学系统设计中，我们首先需要了解一些最基本的基础知识，即基本的像差理论。懂得像差在光学系统中形成的原因，可以极大的帮助我们校正产生的这些像差，达到很好的成像质量。 q!qOy/}D
常见的初级像差:五种单色像差和两种色差。 e7$ZA#A_5v
五种单色像差分别为：球差，慧差，像散，场曲和畸变 46(=*iT&V
两种色差：球色差和倍率色差 D)_67w|u|
下面我们来详细分析球差产生的原因： yu~o9
球差概念 Q4[^J QsR2
什么是球差？其实球差也叫球面像差，是指轴上物点发出的光束通过球面透镜时，透镜不同孔径区域的光束最后汇聚在光轴的不同位置，在像面上形成圆形弥散斑，这就是球差。 'g@Yra&09
lQq&tz,
在FRED中如何表示呢？ nZtP!^#
fqY; > Z
FRED中球差的表述 J^Mq 4&
! D \u 2h
打开FRED软件，设计一个新的平凸透镜R1=0,R2=-25.4 ;厚度5.08 ;半孔径12.7材料为标准玻璃。 MB"TwtW
IQm[ ,Fh
Il8,g+W]
^ W*T~V*8
=.Hq]l6+
-aV!ZODt
光源选择为垂直方向的线光源 >Av[`1a2F
X方向的光线数1； q b[UA5S\`
Y方向的光线数51； zZhA]J
孔径:11.7mm*11.7mm 01_*^iCf5
Z轴负方向：5mm O^L#(8b C
;/79tlwq
yPmo@aw]1
5.TeH@(
寻找最佳焦点： BPwn!ii|
最佳几何焦点的概念在FRED是RMS最小值的位置,而近轴像平面的位置RMS并不是最小值，对于近轴的位置我们可以使用减小光源的半孔径的大小，可选取半孔径1mm*1mm。 } }Kj b
1、 追迹光线 ~Q3y3,x
2、 点击analyses/ Best geometric focus g2|qGfl{C
3、 生成报告 lR8Lfa*/7
c?/R=/H
在Z方向最佳几何焦点位置为45.689443， d siQ~ [
建立探测平面及分析面 |GLh|hr
2K~<_. S
注意此时的沿着Z方向的平移值即为最佳几何焦点位置值。 li +MnL t
gd,3}@@SH
*%#Sa~iPo
光线追迹（1*51,子午光线） <|kS`y
-yJ%G1R
H[M(t^GM
点列图：（光线设置为51*51） qrw "z
iW
N 6%wHNYZ
O Bm#E}
[vV5@nP:
打开输出窗口，我们可以看到其RMS和几何尺寸大小， .IkQo`_s:
&$V&gAN
$[*QsU%%
如果系统中只存在球差，那么我们可以估算其球差大小为其最大点列图最大尺寸，为1.500344mm。 u &qFE=5:
但在实际的应用中，我们只需要计算其赛德尔系数SPHA。 )/{zTg8$?/
如何查看三阶像差赛德尔系数大小： Ks>l=5~v|
我们这里利用近轴分析工具“paraxial analysis”,可以计算系统的一阶和三阶系数。 .G ~ Y`0
}QzF.
