中文：初級像差；英文：primary aberration

一、球差的概念球差也叫球面像差紊搪，Spherical Abereation蜜葱，是指軸上物點發(fā)出的光束通過球面透鏡時，透鏡不同孔徑區(qū)域的光束最后匯聚集在光軸的不同位置耀石，在像面上形成圓形的彌散斑牵囤，這就是球差。如圖所示如果使用定量的方法來計算球差的大小娶牌，它表示在不同光瞳區(qū)域商的光線入射到像面后在像面上與光軸的垂直高度的大小奔浅。由于絕大數(shù)玻璃透鏡元件都是球面，所以球差的存在也是必然性诗良。由于球差的存在，使球面透鏡的成像不再具有完美性鲁驶，球面單透鏡的球差是不可消除的鉴裹。二、球差的特點當在軸上視場產(chǎn)生的時候钥弯，是旋轉對稱的像差径荔。三、球差產(chǎn)生的原因由于透鏡的球面折射使具有一定高度的平行光束不能在一點傷聚焦所致脆霎；由于鏡頭的 ...

一、慧差的概念慧差睛蛛，也叫彗形像差鹦马，Coma Aberration，是軸外物點(或稱軸外視場點)所發(fā)出的錐形光束通過光學系統(tǒng)成像后忆肾，在理想像面不能成完美的像點荸频，而是形成拖著尾巴的如彗星形狀的光斑，故對此光學系統(tǒng)的這種像差稱其為慧差客冈。如圖所示二旭从、慧差的特點在邊區(qū)一帶光線形成亮度較低，虛散的大環(huán)形，主光軸一帶光線形成高亮度清晰的小環(huán)形和悦。重疊后形成梨狀圓形退疫，類似彗星拖尾。如圖所示三鸽素、慧差產(chǎn)生的原因球面透鏡各光區(qū)成像的放大率不一致褒繁，導致各光區(qū)的焦點不同。是由軸外點寬光束的主光線與球面對稱軸不重合付鹿，而由折射球面的球差引起的澜汤。四、慧差的種類慧差的種類很多舵匾，分類方法不一俊抵，在彗形亮斑的朝向上可分為外向慧差和內(nèi)向 ...

一坐梯、像散的概念像散徽诲，Astigmatism，是指軸外物點發(fā)出的錐形光束通過光學系統(tǒng)聚焦后吵血，光斑在像面上子午方向和弧矢方向的不一致性谎替。換句話說，就是軸外視場光束通過光瞳后蹋辅，在子午方向和弧矢方向光程不相等钱贯，造成兩個方向光斑分離所形成的彌散斑。如圖所示二侦另、像散的特點在高斯成像面上進行前后移動秩命，可以明顯看到其像沿子午面與弧矢面方向的拉伸變化。如圖所示像散為軸外像差褒傅，但僅僅是與視場有關弃锐。視場越大，像散越明顯殿托；若是發(fā)光點在在齊明點或者球心的位置霹菊，則無像散。三支竹、像散產(chǎn)生的原因像散就類似于我們通常提到的散光旋廷，比如人眼的散光，指的是人眼看上下方向與左右方向的物體時清晰度不一樣唾戚，主要原因是人眼角膜在上下方向與左右 ...

一、場曲的概念場曲叹坦，又稱像場彎曲熊镣，F(xiàn)ield Curvature，顧名思義，是指平面物體通過透鏡系統(tǒng)后绪囱，所有平面物點聚焦后的像面不與理想像平面重合测蹲，而是呈現(xiàn)為一個彎曲的像面，這種現(xiàn)象稱為場曲鬼吵。有時我們也理解為視場聚焦后像面的彎曲扣甲。如圖所示二、場曲的特點在高斯成像面上進行一定左右移動齿椅，可以明顯看到其像越偏離中心琉挖，像質越差；而如在高斯成像面上進行一定弧度的擺動涣脚，則可以發(fā)現(xiàn)像與中心同樣清晰示辈。換句話說，讓成像面進行前后移動遣蚀，可以清晰的觀察到中心像與邊緣的像的像質不同矾麻，不能保證同時清晰。場曲與像散一般來說是同時產(chǎn)生芭梯，透鏡對平面物體能夠結成的雙重影像险耀，主像面為橫切線焦面，副像面為輻射線焦面玖喘。如果兩個像面不 ...

一、畸變的概念畸變累奈，Distortion柴灯，是指物體通過鏡頭成像時，實際像面與理想像面間產(chǎn)生的形變费尽。畸變只影響圖像的形狀羊始，不影響圖像清晰度旱幼，但在設計時要盡量減少或者避免，因為人眼對圖像形變的響應能力高于對清晰度的響應突委。如圖所示二柏卤、畸變的特點畸變是指圖像變形。枕形畸變：也叫絲卷型畸變匀油，如果鏡頭的邊緣放大率大于中間的放大率缘缚，就會發(fā)生枕形畸變，同心圓的像間距就不均勻敌蚜，即邊緣間距大于中間間距桥滨，矩形的像不再是矩形；桶形畸變：也叫樽型畸變，如果鏡頭的邊緣的放大率小于中間的放大率齐媒，就會發(fā)生桶形畸變蒲每。同心圓的像間距就不均勻，即邊緣間距小于中間間距喻括，矩形的像不再是矩形邀杏；如果沒有畸變，像與物就是完全相似的唬血。即同心圓 ...

一、色差的概念多數(shù)的成像鏡頭都是應用于可見光波段拷恨，其波長大約在400~700nm脖律，這就引入了多色光情況下成像后的顏色分離，也就是色散現(xiàn)象挑随。色差状您，指顏色像差，是透鏡系統(tǒng)成像時的一種嚴重缺陷兜挨，由于同種材料對不同波長的光有不同的折射率膏孟，便造成了多波長的光束通過透鏡后傳播方向分離。簡單來說拌汇，色差就是顏色分離帶來的光學系統(tǒng)的像差柒桑。色差分兩種，一種叫做軸向色差噪舀，另一種叫做垂軸色差魁淳。本章我們只詳細介紹軸向色差。二与倡、軸向色差的概念軸向色差界逛，Longitudinal Aberration，也叫做球色差纺座、位置色差息拜、縱向色差，指不同波長的光束通過透鏡后焦點位于沿軸的不同位置净响，因為它的形成原因同球差相似少欺，顧也稱其為球 ...

一馋贤、色差的概念多數(shù)的成像鏡頭都是應用于可見光波段赞别，其波長大約在400~700nm，這就引入了多色光情況下成像后的顏色分離配乓，也就是色散現(xiàn)象仿滔。色差惠毁，指顏色像差，是透鏡系統(tǒng)成像時的一種嚴重缺陷堤撵，由于同種材料對不同波長的光有不同的折射率仁讨，便造成了多波長的光束通過透鏡后傳播方向分離。簡單來說实昨，色差就是顏色分離帶來的光學系統(tǒng)的像差洞豁。色差分兩種，一種叫做軸向色差荒给，另一種叫做垂軸色差丈挟。本章我們只詳細介紹垂軸色差。二志电、垂軸色差的概念垂軸色差曙咽，Lateral Color，也叫做倍率色差挑辆、橫向色差例朱，指軸外視場不同波長光束通過透鏡聚焦后在想面上高度各不相同，也就是每個波長成像后放大率不同鱼蝉，故稱為倍率色差洒嗤。多個波長的焦 ...

初級像差的參考系統(tǒng)眾所周知，在光學系統(tǒng)中魁亦，對一個平面的物體進行校正時渔隶，在另一個平面上的校正條件不能滿足一定的量。這種不一致的一個熟悉的例子是：赫歇爾和阿貝的兩個眾所周知的正弦條件洁奈。如果一束光線在折射率為p的介質中從軸上的一點出發(fā)间唉，與軸成4角，并在折射率為p'的像空間中與軸成$'角利术，如果通過這個軸向物鏡點的所有光線都沒有像差呈野，其中橫向倍率為G，那么相鄰的軸向點將沒有像差印叁，當且僅當另一方面际跪，阿貝正弦條件指出，在類似的情況下喉钢，橫向物體平面的鄰近點只有在符合下面條件的情況下才能成像而不產(chǎn)生像差總的來說，這些條件是相互矛盾的良姆，它們表明肠虽，不管像差的順序如何，擺脫初級像差的條件是物體位置的必 ...

系列（十）-初級像差計算綜述在之前的文章中,我們已對光學系統(tǒng)成像時可能產(chǎn)生的各種像差分別作了討論玛追。對于軸對稱光學系統(tǒng),軸上物點成像只產(chǎn)生球差和位置色差税课。一般對三種色光分別作近軸光線闲延、0.707 帶光線和邊緣光線的追跡后,就可算出像差值和畫出如下圖所示的三 色球差曲線。據(jù)此可全面判斷軸上點像差的校正狀況韩玩。垂軸平面上近軸軸外點或大孔徑小視場系統(tǒng)的軸外點,只要根據(jù)軸上點光線的追跡結果垒玲，就能通過計算正弦差值來判知其 像質。遠離光軸的點會產(chǎn)生所有像差,因此需對軸外點進行全部像差的計算找颓。這種計算至少應對邊緣視場和 0.707視場點進行合愈，每點的孔徑取值與軸上點相同。對于絕大多數(shù)能以二級像差表征高級像差的光學 ...

并計算出它的初級像差击狮，成為較早的梯折透鏡設計理論佛析。而梯度折射率材料的使用，給光學設計帶來了更多的自由度彪蓬，并可以使光學系統(tǒng)結構簡化寸莫，減小了體積和重量。本篇主要介紹梯度折射率介質的分類以及梯度折率透鏡的像差校正原理档冬，下一篇則會從公式和理論方面更加詳細地介紹梯度折射率介質膘茎。一、梯度折射率介質按照其折射率的變化規(guī)律可以分成以下四種形式：1. 徑向梯度折射率這種材料中酷誓，各點的折射率是該點到光軸的徑向距離的函數(shù)披坏。因此，其等折射率面是以光軸為軸線的圓柱面呛牲。長而細者稱自聚焦纖維刮萌，短而相者叫做伍德透鏡。由于折射率從透鏡中心到邊緣呈徑向變化娘扩，用這種材料制成的垂直于軸線的平行平板具有透鏡的作用着茸。當折射率梯度有細微變 ...