光学镜片图像差异
在光学元件的光学镜片中来说,在观察时有效视场内的物平面上每个点,都会在眼中像平面形成一个清晰的像点。我们把理想影像和实际看到的影像之间的差异叫做图像差异,简称像差。
图像差异分为两类:单色图像差和色差。
单色像差分为:
球面像差:近轴光线通过球面镜时,通过透镜中心的光线和通过透镜边缘的光线不能在一点相交。这种像差称为球面像差。
慧角:由主轴外的轴的外部点发射到光学系统的单色锥形束。在被光学系统折射之后,如果在理想平面上不能形成清晰点,但形成具有明亮尾部的彗星光斑,则该像差称为差。
散光:由于发光物体的点不在透镜的光轴上,所以它发出的光束与光轴有很大的倾角。光束被透镜折射后,就不能聚焦在一个点上。这种像差叫做散光。
图像弯曲:一个平面物体不能真正地被成像为一个平面,而是作为一个表面,即图像弯曲。这将模糊图像的外围图像,即所谓的弯曲图像。
畸变:用透镜成像后物体上直线的弯曲。这种失真被称为失真。色差是透镜成像中的一个严重缺陷。当使用多色光作为光源时,单色光不会产生色差。白光由红色和橙色、黄色、绿色、蓝色和紫色组成。各种光的波长不同,通过透镜的每一种光的折射率也是不同的。这样,方格中的一个点就可以 形成一个色斑。
位置色差:平行于光轴的光通过透镜组,在前后不同的像点会聚。短波的焦距短,长波的焦距长。
放大色差:在轴外光斑发出的混合光通过透镜组后,将混合光在不同高度收敛,使图像边缘分解出彩虹,显示不同颜色光的呈现方式的不同放大。
其他:
眩晕:瞳孔内的光轴外侧部分遮挡光线的现象。
杂散光:是指成像中的干扰光。
对像质的影响
球差使图像的中心变软,没有出现最清晰的点。
散光分离图像周围的径向和切向焦点,不能同时聚焦。
畸变使得影像变形,周围直线变成曲线。
位置色差使得影像中心光点变成色环。
倍率色差使得影像景物边缘轮廓带有色边。
渐晕使得影像中心亮度高与边缘。
杂散光降低了图像的对比度和饱和度,背光很容易产生雾和幻影。
消除方法
减小球面误差:在使用非球面透镜时,采用复合透镜,优化透镜材料,优化透镜组结构。
减小彗差的方法:尽量采用复合透镜,优化透镜组结构和材料;
减少散光:使用复合透镜,最好是透镜材料,最好是透镜组结构;
降低畸变:使用非球面透镜,最好是透镜结构,最好是透镜材料;
减小放大色差:最好使用透镜材料,并采用复合透镜;
减少渐晕:优选镜片组结构;
减少杂散光:采用涂层消光涂层,优化透镜组结构。
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