(眼视光基础)5.像差.ppt

yy 无法完全将一个点或是一混合波长光成像还原为一个点，而是一个模糊的弥散斑； 物平面的像不再是一个平面，而是一个曲面，而且像相失去了相似性， 所有这些成像缺陷，称为称为像差 球面镜片 非球面镜片 子午平面 弧矢平面 子午平面：轴外物点和光轴所确定的平面。 子午平面内的光束称子午光束。 弧矢平面：过主光线且与子午平面垂直的平面。 弧矢平面内的光束称弧矢光束 畸变的说明 引起像的变形，不影响像的清晰度。 1、位置色差 总结： 球差使物点的像成为圆形弥散斑 彗差造成彗星状弥散斑 像散导致椭圆形弥散斑 场曲使物平面的像面弯曲 畸变物体的像变形 枕形畸变 6、色 差 同一透镜对不同波长的单色光有不同的折射率，因而 不同色光有不同的焦距，从物点发出的不同色光不能在同 一点成像，称此现象为色差。如下图所示： 不同频率光波将会聚在光轴上不同位置。 光学系统 A 2、倍率色差 不同频率光波将会聚在像平面不同位置。 A 光学系统 （1）位置色差 不同波长的光，焦距不同,像的位置不同．在1,2,3三截面上,形成的光环半径不同. （2）倍率色差 单个透镜的色差，无法消除。但是把一对不同材料的凸、凹透镜胶合起来，可对选定的两种波长消除色差。 不同颜色的光放大率不同 * * 像差 实际成像和理想成像的偏差 2) 色差: （1）位置色差 像差 （2）倍率色差 1) 球差 轴上物点的像差 3) 轴外物点的像差: （1）彗差 （2）像散 （3）场曲 （4）畸变 1、轴上物点的单色像差——球差 此处光束截面最小 由光轴上一物点发出的光线，经透镜折射后，不同的光线与光轴交于不同的位置，称此现象为球差。 垂轴球差 轴向球差 在 右叫正球差。 在 左叫负球差。 消除球差的方法： 一般而言，完全消除球差是不可能的，但采取一定的方法可以部分地消除球差。具体方法如下： 1、减小透镜的孔径。 2、选择恰当曲率半径的透镜。 3、正、负透镜组合。 2、轴外物点的单色像差——慧差 轴外物点发出的宽光束经透镜折射后 在理想平面上不再交于一点而形成的状如彗星的亮斑 形状象彗星， 故称彗差. 消除彗差的方法： 1、减小透镜的孔径 可以部分地消除 彗差。 2、采用正、负透镜 组合的方法也可 以部分地消除彗 差，但不能同时 消除球差。 如果物点离轴较远，入射光束的倾斜角较大，即使它 发出的细光束，经过透镜后仍不能交于一点，而是变成象 散光束，此现象称为像散。如下图所示： x y 物平面 y o z 垂直于物平面 平行于物平面 3、轴外物点的单色像差——像散 （2）像散（轴外点细光束） 透镜 竖直面上的光线,交于子午焦线.水平面上的光线，交于弧矢交线． 光轴 像散使轴外物点的像变成两条分离的线． 子午焦线 弧矢焦线 物点 物面 像面 像的质量最好 4、像面弯曲 垂直于光轴的较大物平面，经透镜后所成的清晰像面 不是平面而是一个抛物面， 此现象称为像面弯曲， 简称 场曲。如下图所示： 利用凸、凹透镜的适当组合就可以尽可能 的消除像面弯曲 ！ 屏 幕 光轴 透镜 像点轨迹 成清晰像 的最佳像面不为平面. 5、畸 变 当物体发出的光线与光轴成较大角度时，即使光束很 窄，像和物也不能保持几何相似，称此现象为畸变。如下 图所示： 畸变不影响像的清晰度，而只是物--像变化不成比例。 解决方法是减小光阑孔径 ！ 桶形畸变 *