光學(xué)表面面形不僅僅取決于曲率半徑值-光學(xué)技術(shù)

  透鏡的焦距決定了它的成像特性，而它的焦距只取決于玻璃
的材料和兩個球面的曲率半徑，與透鏡的中心厚度關(guān)系不大。因此
，設(shè)計這樣的透鏡只有三個幾何參量作為變量。如果需要設(shè)計一個
比較復(fù)雜的透鏡系統(tǒng)，例如大視場、寬光譜和高分辨率的系統(tǒng)，則
可能需要十個甚至更多的球面鏡頭的組合。但是，如此龐大的一個
透鏡組加工起來會比較困難和昂貴，更重要的是，會造成嚴(yán)重的能
量傳輸損耗，特別是在深藍(lán)光波段，玻璃材料的吸收率顯著增加，
可能會導(dǎo)致透過率太低而探測不到能量。

  “能否使用較少的光學(xué)元件，如增加一個非球面設(shè)計，使系統(tǒng)
達到同樣的性能參數(shù)呢?”如果光學(xué)表面面形不僅僅取決于曲率半
徑值，而具有更多的獨立幾何參數(shù)，那么就可以實現(xiàn)上述的要求，
這時就需要采用非球面函數(shù)來描述表面形狀。但是，這些非球面表
面相對于球面透鏡加工起來更加困難，而本書中給出了現(xiàn)代化的表
面磨削技術(shù)，能夠可靠、高效地加工非球面面形的光學(xué)元件。

  為了達到成像質(zhì)量的性能指標(biāo)，設(shè)計人員必須控制同時存在的
多個系統(tǒng)像差。原則上，像差可以認(rèn)為是幾何光線的交點，一般可
分為像散、彗差和球差。一般情況下，圖像的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)取決于系統(tǒng)
的視場角、離焦量、波長和出瞳位置，但是重要的設(shè)計則需要控制
近100個像差變量，特別是當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)變化時這些像差間相互制約
。例如，設(shè)計一個非線性系統(tǒng)時，優(yōu)化過程就需要強大的計算方法
、大量設(shè)計人員的經(jīng)驗和專業(yè)知識，可以將每個由光線引起的像差
使用等效的波前變形來表示，再進一步優(yōu)化。

  因此，在進行光學(xué)設(shè)計時，對材料的選擇、表面面形的處理和
測量工具等方面的要求都可以轉(zhuǎn)換成對物理波前的要求。
  問題是，“非球面元件到底有哪些具體的優(yōu)點?”

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