| meredith |
2021-06-08 12:38 |
几何像差及像差的表示方法及相差校正
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。 K1:)J.ca_
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一、 球差 $ R}iL
1.球差的概念 J x[e{o)o
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。 ;@\J scNJ|
2.球差的特点 ) W7H{#
当轴上视场产生的时候，是旋转对称的像差 wx7>0[ zE
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。 o~N-x*
3.球差的描述 9jFDBy+
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[attachment=107703] H0Xda.Y(
4.球差在光扇图的表示 \nt'I;f
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[attachment=107704] \DdVMn
5.球差在点列图的表示 xGQ:7g+qu
6m<9^NT
[attachment=107705] [-}%B0S**
6.球差的校正 J\},o|WI
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。 b8Ad*f\
T>?1+mruM
[attachment=107706] 4y)1*V U:
二、 慧差 *J- jr8&
1.慧差的概念 BU .G~0
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。 AYtcN4\/
2． 慧差特点 [_GR'x '0x
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 g)Uh
3.慧差的描述 a .Vs >1
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4.慧差的表现形式 m=y)i]=1
dz DssAHy
注；慧差的波前面是一个倾斜的波面 g9`ytWmM
5．慧差的优化方法
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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。 4}b:..Ku
三、 像散 1%{(? uz9
1. 像散的概念 v: ZD}Q_
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。 B9 {DO
2. 像散的特点 g7ROA8xu
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。 :\cJ vm
3. 像散的描述 \%*y+I0>
.5zJ bZ9
4. 像散的表现形式 <i?-x&Q?=
Z ISd0hV
五、像散的消除 =sJHnWL[
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。 :"^ $ 7
四、 场曲 7~f l4*
1. 场曲的概念 {RO=4ba{J
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。 Gj0NN:
2. 场曲的描述 kE|#mI[>
^u<+tV
3. 场曲的表现形式 9dv~WtH>5
4. 场曲的校正 !pXz-hxKT
根据场曲的产生，可利用视场光阑的位置减小场曲。 ZaV@}=Rd8
五、 畸变 )HHzvGsL)
1. 畸变的概念 ]+S QS^4
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。 <;K/Yv'{r
畸变分为正畸变（枕行畸变）和负畸变（桶形畸变）。
]YKWa"
2. 畸变的描述 y2>] gX5
3. 畸变的校正 #pK)
可直接使用优化操作数DIMX来查看畸变的变量。 O*7~t17
六、 色差 %;gW l1&5
1. 色差的概念 M?`06jQD.
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。 #v<+G=r*O
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。 *l}
0x@
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。 h)8_sC
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。 Hs` '](
2. 色差的描述 S] a$w5ZP
7]Yd-vA
3. 色差的表现形式 }2{#=Elh
)$i3j
1[;
4. 色差的校正
q\"$~*
根据色差的产生，利用玻璃材料互补的方式消除色差。
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