折射式紫外光學系統

簡介

折射式光學系統的基本結構包括元件的數量、系統內元件的相對光焦度和分布，其形式的選擇取決於系統多個方面的要求。視場、性能、F/#、體積要求和光譜範圍是決定機構形式的主要因素。在折射光學系統發展的歷程中，出現過許多經典的結構形式，一直是光學設計的重要參考。

優勢與劣勢

折反射系統採用球面反射鏡作為主鏡，並加入適當的折射元件來補償球面產生的像差，可避免非球面製造的困難，改善軸外成像質量。

比如，由球面主反射鏡和消球差校正透鏡組成的施密特系統，結構簡單，容易校正和安裝，成像質量好。這反射系統具有外形尺寸小，相對孔徑大、分辨力高、透射比高、光能損失少等優點，缺點是中心遮攔、視場小和檢驗調整比較複雜等。

用例

遠距鏡頭

遠距鏡頭的正光焦度元件組位於負光焦度元件組之間且兩者分開，其焦距比物理長度長（物理長度與焦距的必稱為遠距比）。在小F/#和遠距比小於0.6時，鏡頭結構十分複雜。遠距鏡頭所覆蓋的視場較小，必須使用正光焦度的前透鏡組和負光焦度的後透鏡組，以使焦距大於鏡頭的物理長度。通過需要對正鏡組分別肖色差以產生色差足夠小的完善鏡頭。

匹茲萬鏡頭

匹茲萬鏡頭使用兩個分開的雙膠合透鏡，在二者之間均分光焦度，所產生的二級色差小於同樣F/#的單個雙膠合透鏡，適用於較小的視場和中等F/#（F/3.5或更大）。

柯克三片式鏡頭

柯克三片式鏡頭對稱式結構能使整個視場內的光線在通過鏡頭時的入射角最小，可通過8個設計變數（6個半徑和2個空氣間隔）控制或最佳化系統的球差、彗差、像散、軸向色差、畸變、場曲參數等像差並控制焦距，對於所選擇的F/#和焦距，像差之間可以得到很好的平衡，尤其是三級像差。小F/#會造成明顯的剩餘球差，而寬視場會導致彗差、像散和其他軸外像差。

消色差雙膠合物鏡

消色差雙膠合物鏡能夠使設計波長的光線匯聚在一個焦點上，而中間的光線略呈離焦。雙膠合物鏡的彌散斑直徑比等效單透鏡小，但因存在高級球差，僅在小視場時性能良好，不能在小於F/#下套用。為了平衡雙膠合透鏡的固有三級球差，可以在元件之間引入一個小空氣間隙來平衡五級球差和固有三級像差，提高綜合性能水平。在像面附近增加一個平場器可進一步改善性能，通過彎曲該元件還可以平衡和消除像散。