像差的定性理解

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首先来谈一谈几何光学成像的相关理论，根据哈密顿以及后续的高斯的相关工作，理想光学系统的几何光学成像过程是一个“共形映射”的过程。因此，理想几何光学又被称为共线光学。相应的，理想成像可以表述为1.点物成点像
2.线物成线像
3.面物成面像
而实际光学系统总是不能够实现理想成像，这个偏离理想成像的现象被称为像差。
一个图像的像差总是由其所组成的单个像点发出的光束和像点之间不同的成像特性所决定的。
首先分析一下单个像点发生的像差现象
1.球差，球差是单个像点发出的光束中不同孔径光线聚焦在不同轴向距离上的现象，轴上点和轴外点都存在球差；
2.彗差，彗差是单个像点发出的光束中不同孔径光线成像的横向距离相对中心与物点横向距离的不同放大率所导致的，形成了类似与拖尾彗星的形状，轴外点通常存在彗差，而轴上点不存在彗差；
3.像散，像散是单个像点发出的光束中竖直的光线扇与水平的光线扇的聚焦不同所导致的。
总结一下，球差、彗差和像散由于单个像点发出光束的不同部分有不同的成像性质，从而产生了像点的模糊，它们违反了理想成像表述中的第一条。
再分析一下不同像点之间不同的成像特性引起的像差
4.畸变，畸变现象是由于不同像高具有不同的横向放大率引起的，像高越大放大率越大的情况是枕形畸变，像高越大，放大率越小的是桶形畸变；
畸变违反了理想成像表述的第二条；
5.场曲，场曲现象是由于不同物点聚焦的轴向距离不同引起的，形成了曲面像，违反了理想成像表述的第三条;
上面介绍了五种单色初级像差，而针对不同波长所引起的不同像差现象称为色差，下面分别简要介绍一下
6.位置色差，不同波长具有不同的离焦误差，注意它与球差的区别，离焦是针对单个像点的而言的，严格意义上不是一种像差，通常用它来对球差进行离焦补偿；
7.倍率色差，不同波长具有不同的波前倾斜，可以理解为不同波长横向放大率不同；
8.色球差，顾名思义，不通过波长具有不同的球差；
更高级的诸如色彗差、色像散就不再多说了
9.二级光谱，通常进行像差矫正时，首先会将F、C波长的色差矫正，而D波长仍然与其存在偏差，这种现象称为二级光谱。
而光学设计的目的就是通过改变镜头参数，将像差消除（彗差）、尽可能减少或者使系统不同部分的同种像差或不同像差相互抵消（高级球差与初级球差）。

Theo.Luo

总感觉轴外点球差就是彗差

莫说废话

Theo.Luo 发表于 2022-4-6 17:07
总感觉轴外点球差就是彗差

所有像差都是球差的特殊化