近轴
光线和远轴光线都是指与光轴平行的光线,它们都
成像在光轴上。缩小的光圈可以拦去远轴光线,而由近轴光线来成像。
镜头的
像差可以分成两大类,即单色像差及色差。镜头的单色像差五种,它们分别是影响成像清晰度的球差、彗差、象散、场曲,以及影响物象相似度的畸变。
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Wgo`v) iGp@P=;m 一、 球差
"47nc1T+n 1.球差的概念
g_q{3PW. 球差也叫球面像差,是指轴上物点发出光束通过球面
透镜时,透镜不同孔径区域的光束最后汇聚在光轴不同位置,在像面上形成圆形弥散斑,这就是球差,球差的存在引起了成像的模糊,而从下图可以看出,这种模糊是与光圈的大小有关的。小光圈时,由于光阑挡去了远轴光线,弥散圆的直径就小,图像就会清晰。大光圈时弥散圆直径就大,图像就会比较模糊。
{4I sz-P 2.球差的特点
Z<wg` 当轴上视场产生的时候,是旋转对称的像差
'J\%JAR@ 注;由于绝大多数玻璃透都是球面,所以球差是必然存在的,球面单透镜的球差是不可消除的。
abF_i# 3.球差的描述
qv<VKJTi6] ND`~|6yb rUuM__;d 4.球差在光扇图的表示
LPXwfEHOm C{,nDa?| yb]a p 5.球差在点列图的表示
[g/g(RL *L!R4;ubE %>s y`c 6.球差的校正
r9QNE>UG 可以用凹凸透镜补偿法和非球面校正球差,在不能增加透镜时可以用二次曲面系数来校正。
D4S>Pkv .$r(":A#) xOt|j4 二、 慧差
^o{O5&i] 1.慧差的概念
Axcm~!uf 慧差,也就是轴外物点或称轴外视场点所发出的锥形光束通过
光学系统成像后,在理想像面不能成完美的像点,而形成拖着尾巴如彗星形状的光斑,故在
光学系统的这种像差称其为慧差。
X-%*`XG' 2. 慧差特点
#\"5:.H Oz 慧差只存在于外视场,它是非旋转对称的,首端明亮、清晰,尾端宽大、暗淡、模糊
08twcY;&k 3.慧差的描述
LsmC/+7r$1 YlYTH_L>E 4.慧差的表现形式
Nc7YMxk'H v3[
2!UXq 注;慧差的波前面是一个倾斜的波面
1ptP ey 5.慧差的
优化方法
:JOF!Q 慧差可以使用慧差操作数COMA来进行优化,此外根据慧差的产生来调节视场光阑的方法来减小慧差,并且使用对称结构可以有效的消除慧差。
t#d~gBe?V 三、 像散
[3\}Ca1 1. 像散的概念
d6Z;\f7[ 像散是指轴外物点发出锥形光束通过光学系统聚焦后,光斑在像面上子午方向与弧矢方向的不一致性,换言之,就是轴外视场光束通过光瞳后,在子午方向与弧矢方向光程不相等,造成两个方向光斑分离所形成弥散斑,故称为光学系统的像散。
'91Ak,cWB 2. 像散的特点
HID;~Ne 点列图中看到的一定是弥散斑,光斑或者线条呈线条形式,或者呈弥散圆形式,或者是呈椭圆形式。
-dza_{&+iZ 3. 像散的描述
}6o` in>M vm Hf$rq 4. 像散的表现形式
KI#hII[Q. OW6i2 >Or 五、像散的消除
Va{`es)hky 可使用优化方法直接优化像散的大小,具体的像散操作数为ASTI,也可以调节视场光阑的位置进行调节。
0R; ;ou 四、 场曲
e}Db-7B_~ 1. 场曲的概念
9 Z4H5!:( 场曲也叫“像场弯曲”,是指平面物体通过透镜系统后,所有平面物点聚焦后的像面与理想像面不重合,而呈现为一个弯曲的像面,这种现象称为场曲。
?{+}gS^ 2. 场曲的描述
\oaO7w,:" J0{0B=d; 3. 场曲的表现形式
n0cqM}P@;! 4. 场曲的校正
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5,- +&; 根据场曲的产生,可利用视场光阑的位置减小场曲。
;8ugI 五、 畸变
T]0qd^\4w 1. 畸变的概念
**oN/5 畸变是指物体通过镜头成像时,实际像面与理想像面产生的形变,或者说物体成像后,物体的像并非实际物体的等比缩放,由于局部放大率不等而使物体的像产生变形。
`i<U;?=0' 畸变分为正畸变(枕行畸变)和负畸变(桶形畸变)。
n}YRE`>D 2. 畸变的描述
b2 ZKhS8 3. 畸变的校正
p-;*K(#X 可直接使用优化操作数DIMX来查看畸变的变量。
g<tr |n 六、 色差
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; 1. 色差的概念
ZX'/[wAN) 色差,指颜色像差,是透镜成像的一种缺陷,由于
材料对于不同
波长的光有不同的折射率,造成了多波长的光通过透镜后的传播方向分离,也就是色散现象。
3 p") 简单理解,色差就是颜色分离带来的光学系统像差。色差分为轴向色差和垂轴色差。
}2G'3msx 轴向色差也叫球色差或位置色差,指不同波长的光束通过透镜系统后焦点沿轴的不同位置。
l.FkX 垂轴色差也叫倍率色差,指轴外视场不同波长通过透镜系统后聚焦后在像面上高度各不相同,也就是每个波长成像后的放大率不同,故称倍率色差。
9CxU:;3 2. 色差的描述
[X;yJ $ 'w&,3@Z 3. 色差的表现形式
`rQA9;Tn2 n)[{nkS6[ 4. 色差的校正
Sl{]Z, 根据色差的产生,利用玻璃材料互补的方式消除色差。