光学镜头缺陷之彗差!它是如何形成的,又该如何最小化呢?

镜头网

2022-03-26 11:19
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上一期我们介绍了光学镜头的一种缺陷——球面像差(球差),本期我们将介绍光学镜头的另一种缺陷,它的定义以及该如何减少这种缺陷。



什么是彗差?

彗差或叫彗形像差类似于球面像差,由离轴光通量引起。当镜头未对准时彗形像差更为明显。光学彗形像差被认为是像差中最严重的,因为它引起的图像不对称。彗形像差扭曲后的图像形状类似于彗星的尾巴,因此得名彗差。


彗形像差的发生及原因

彗差是由光学系统主平面的曲率引起的。即使在离主轴很近的地方也可能发生昏迷。彗形像差中的彗星状形状是由于光线穿过透镜的各个区域时的折射差异。

畸变的程度取决于薄透镜的形状。在没有任何像差的情况下,穿过镜头的光线将在镜头后面的焦点处会聚。在离轴区域穿过的光线会产生不同的横向放大率。当来自物体的光线以斜角进入镜头时,彗差变得明显,导致图像离轴。


彗差有两种类型

分为负彗差和正彗差。当外围光线产生最小图像时,彗形像差称为负彗差。在外围光线进一步聚焦在轴下方的情况下,导致更大的放大倍率,彗形像差被称为正彗差。


在负彗差情况下,彗尾指向远离视场中心,而在正彗差情况下,彗尾指向视场。强凹正弯月透镜会导致负彗差,而双凸或平凸透镜会导致负彗差为零。当通过平凸透镜或凸弯月透镜的凸面观察物体时,会出现正彗差。


彗发像被称为彗差圈,分为不同的区域,即切向彗差、矢状彗差和彗发耀斑(彗尾)。



最小化彗差的方法

综上所述,通过选择合适的镜片可以将彗差降至最低。通过选择合适的透镜曲率来匹配应用,可以最小化、甚至在某些情况下消除单个透镜系统的彗差。能够消除球面像差和彗形像差的镜头称为消球差或最佳形状镜头。通过使用围绕中心光阑对称定位的正确镜头组合,可以校正彗形像差。


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