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  • 什么是像差?

    作者:佚名 来源:光行天下整理 时间:2018-12-14 16:18 阅读:10182 [投稿]
    像差 是指实际光学系统中,由非近轴光线追迹所得的结果和近轴光线追迹所得的结果不一致,与高斯光学的理想状况的偏差。

    像差 (全称色像差, aberration)是指实际光学系统中,由非近轴光线追迹所得的结果和近轴光线追迹所得的结果不一致,与高斯光学(一级近似理论或近轴光线)的理想状况的偏差。像差主要分为球差、彗差、场曲、像散、畸变、色差以及波像差。本文对上述像差进行详细的介绍。

    像差一般分两大类:色像差和单色像差。色像差简称色差,是由于透镜材料的折射率是波长的函数,由此而产生的像差。它可分为位置色差和放大率色差两种。单色像差是指即使在高度单色光时也会产生的像差,按产生的效果,又分成使像模糊和使像变形两类。前一类有球面像差、彗形像差和像散。后一类有像场弯曲和畸变。

    实际工作中光学系统所成的像与近轴光学(Paraxial Optics,高斯光学)所获得的结果不同,有一定的偏离,光学成像相对近轴成像的偏离称像差。

    由于像差使成像与原物形状产生差异。复色光引起的色像差简称色差;非近轴单色光则引起单色像差。初级像差又分为五种,分别为:球面像差、彗形像差、像散、像场弯曲和畸变五种。

    摄影影头因制作不精密,或人为的损害,不能将一点所发出的所有光线聚焦于底片感光膜上的同一位置,使影像变形,或失焦模糊不清。

    实际的光学系统存在着各种像差。一个物点所成的像是综合各种像差的结果;此外实际光学系统完全可以不调焦在理想像平面处,这时像差(指在这个实像面上的像斑)当然也要变化。在天文上常用光线追迹的点列图来表示实际像差;也可用波像差来表示像差,由一个物点发出的光波是球面波,经过光学系统后,波面一般就不再是球面的。它与某一个基准点为中心的球面的偏离量,乘以该处介质的折射率值,称为波像差。

    赛德尔的五像差1856年德国的赛德尔,分析出五种镜头像差源之于单一色(单一波长)。此称为赛德尔五像差。

    一、球差

    在共轴球面系统中 [5]  ,轴上点和轴外点有不同的像差,轴上点因处于轴对称位置,具有最简单的像差形式。当轴上物点的物距L确定,并以宽光束孔径成像时,其像方截距随孔径角U(或孔径高度h)的变化而变化,因此轴上物点发出的具有一定孔径的同心光束,经光学系统成像后不复为同心光束。在孔径角很小的近轴区域可以得到物点成像的理想位置l′,任意孔径角U的成像光线偏离理想像点与光轴相交的位置为L′。我们把轴上物点以某一孔径角U成像时,其像方截距L′与理想像点的位置l′之差称为轴上点球差,又称为轴向球差。

    与物高无关而与入射光瞳口径三次方成正比的像差。它使理想像平面中各像点都成为同样大小的圆斑。轴上物点只有球差这一种像差。通过入射光瞳上不同环带的光线,经过光学系统后会聚在光轴上的不同点。这些点与近轴光的像点之差称为轴向球差。

    单个折射球面的齐明点

    对单个折射球面,可以证明,有三个物体位置可以不产生轴上点球差。这三个位置是:

    1.物点位于球面的球心处,即所有光线将沿球面的法线方向入射,即入射角等于0;

    2.物点位于球面的顶点处。此时不论U角如何,所有入射光线射向此点,经折射后也都将经此点离开,即像点也位于顶点。

    3.物点位于


    处,此时对于任意孔径角,有I'=U,U'=I。

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    文章点评

    vc5819766:为啥像差全称色像差,还分为两大类色像差和单色像差。。。。读起来怪怪的。(05-14)

    红光:好好学习(04-16)

    指尖小武:这个怎么收藏啊?(04-03)

    mmttxiaoxiao:学习学习,好东西(03-25)