本帖最后由 diff007 于 2025-8-11 20:15 编辑
1 场曲的定义及成因场曲，即像场弯曲，平面物体成的像为曲面。
提问：物距变远时像距是变近还是变远？物像跟随，两者的移动方向是一致的，即物距变远，像距变近。 理论支撑： 所以可以理解为什么像面会弯曲了吧，边缘视场的物距比中心视场的物距远，所以像点就更近咯。 效果就是这样的：边缘视场和中心视场不能做到同时清晰。 2 为什么像面处放个负透镜可以校正场曲？ 先插播一下平行平板的作用：把焦点往后移（n-1）t/n，可以简记为往后移动1/3t（带入H-K9材料的n=1.5）
可以看到平板越厚，焦点后移越多。负透镜边缘视场厚，中心视场薄，刚好就起到了平场作用。 3 zemax里如何观察场曲 3.1 Ray Fan图 当系统场曲较大时，为综合考虑边缘像质和中心像质，最佳成像位置在中间，此时看ray fan图就会发现，中心视场和边缘视场的倾斜方向不同。
焦点在像面前时，ray fan图会往二四象限倾斜。
由公式可以看出，ray fan倾斜斜率可以反映出离焦量的大小。
焦点在像面后时，ray fan图会往一三象限倾斜。
3.2 离焦曲线 中心视场和边缘视场的峰值位置差距较大，代表场曲大。 3.3 场曲图 场曲图是最直接的观察方法。图中，纵坐标是视场，横坐标是场曲大小，以离焦量△x进行衡量。边缘视场的聚焦位置更近，所以场曲图往左偏。不同颜色代表不同波长，T和S分别代表子午场曲和弧矢场曲。 从场曲图中，我们还能看出像散和轴上色差的大小。子午场曲（T）与弧矢场曲（S）之差即为像散。0视场不同波长的聚焦位置不同，即为轴上色差。可以通过操作数验证： (FCGT代表子午场曲，FCGS代表弧矢场曲 LONA代表轴上色差) 4 场曲校正 场曲校正的核心就是正负场曲相互抵消。由于正负透镜产生的场曲方向是相反的，所以可以借助正负透镜的搭配，降低系统的场曲。 场曲是个广义的概念，像面弯曲就叫场曲，这种现象受光学系统设计中的像差综合作用，尤其是像散（Astigmatism）的存在会导致子午像面和弧矢像面分离，形成像散性场曲。没有像散的时候，像面仍然弯曲，此时成像表面叫匹兹凡（petzval）表面，此时弧矢像和子午像彼此重合，与匹兹凡表面重合。存在像散时，弧天像面和子午像面都比匹兹凡表面距离透镜近，子午像到匹兹凡表面的距离是弧矢像到匹兹凡表面的距离的3倍。 可以用曲率半径Rptz来衡量匹兹凡场曲大小。公式如下，单透镜的匹兹凡曲率反比于折射率与焦距的乘积，光学系统总的匹兹凡曲率1/Rptz是各个透镜的匹兹凡曲率贡献之和，正比于系统φi/ni代数和。 所以减小场曲的所有方法其实都围绕着减小系统φi/ni代数和。 方法1：调整透镜折射率 默认系统的总光焦度为正，所以减小场曲的办法之一就是增大正透镜折射率，减小负透镜的折射率。举例，天塞镜头（Tessar），绿色代表高折射率，蓝色代表低折射率。
方法2：+-+的架构
由于透镜的折射率变化不会太大，一般1.5-1.9，不考虑折射率的话，系统场曲可以近似看作正比于系统光焦度代数和。所以，要想场曲小，光焦度代数和就要小，但这不意味着就要减小系统的光焦度。光学系统的总光焦度φ公式如下，其不仅与单个透镜光焦度φi有关，还与边缘光线在透镜上的高度hi有关，可以看做高度权重因子，光线高度越高的镜片对系统的影响越大。
在保证系统的总光焦度的基础上减小场曲，另一个方法是增大正透镜的光线高度，减小负透镜的光线高度。 库克三片式（Cooke Triplet）就是一个典型的例子： 方法3：弯月透镜 同理，弯月透镜校正场曲也可以理解了，弯月透镜的两面一正一负，光焦度代数和抵消，场曲很小，但正的那面光线高度高，整体光焦度为正，其汇聚作用。 上述两个例子联系起来，其实是一样的：弯月透镜可以分解为一负一正+平板，去掉平板，翻转负透镜，不就是三片式的后半部分了吗
光刻镜头对场曲的要求极为严格，上述三种方法均能得到体现：
以上为个人学习汇总，大部分内容来源于： 【1】耶拿大学 Herbert Gross 光学设计教案 【2】《投影镜头设计》--黄国豹、冯水萍 【3】《光学系统设计》--中国航天科工集团第三研究院第八三五八研究所 如果大家觉得不错的，希望可以赠送点金币，谢谢大家啦！
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