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像差概述第六章光线的光路计算及象差理论本章重点：像差的定义、分类、概念，像差对系统像质所产⽣的影响及校正的⽅法§6－1 概述⼀、基本概念在⼏何光学部分我们着重探讨了理想光学系统成象，但是实际光学系统中只有近轴区才具有理想光学系统性质（即只有当视场－＞0，孔径－＞0情况才能成完善象），实际的光学系统都是以⼀定的宽度的光束对具有⼀定⼤⼩的物体进⾏成象，这样由于该情形已不具有理想光学系统的性质，故不能成完善像，从⽽使象不能严格地表现出原物的形状，例如：点物经系统之后不是点象⽽是⼀个弥散斑，我们称这种现象为象差。
1、象差定义：实际象与理想象之间的差异。
2、⼏何象差的分类（共七种）单⾊象差：光学系统对单⾊光成象时所产⽣的象差。
包含五种：球差、彗差、象散、场曲、畸变。
⾊差：位置⾊差及倍率⾊差3、象差产⽣的原因2、普通照相系统对F光校正单⾊象差；对D光、 G'光（G=434.1nm）校正⾊差；也有⽤D光校单⾊象差；C、F光校正⾊差。
§6－2 光路计算当我们分析物体经过系统成象时，我们不可能也没有必要对所有的光线进⾏计算，⼀般情况下只选择⼀些具有特殊意义的光线作光路计算。
主要有三⼤类：①⼦午⾯内的光线的光路计算：近轴光线计算－＞可求得理想象的⼤⼩及位置实际光线的计算－＞可求得实际象的⼤⼩及位置。
②轴外点沿主光线的光路计算；②空间光线的计算。
但并⾮所有的光学系统设计都必须对这三类光线进⾏计算，对于⼩视场光学系统，例如：望远系统、显微系统，只计算第⼀类光线即可。
对于⼤视场、⼤孔径的光学系统，则三类全应计算。
⼀、⼦午⾯内的光线的计算⼦午⾯是指轴外点与光轴构成的平⾯。
（⼀）近轴光计算1、轴上点近轴光的光路计算第⼀近轴光是指孔径⾓对⼊瞳边缘光线的取值。
对于单个折射⾯，当物在有限远时，我们采⽤的公式如下：物为⽆限远，则有：L=-∞，此时三、轴外点细光束的光路计算公式弧⽮⾯：垂直于⼦午⾯并且经过主光线的平⾯。
相差理论概述这点东西呢，是比较初阶的，只能给您们一个概念性的认识，要对像差理论有比较全面的了解，还必须参看有关的教材。
谢谢日常使用的光学系统（简称镜头）由于受光学设计、加工工艺及装调技术等诸多因素的影响，要对一定大小的物体成理想象是不可能的，它实际所成的象与理想象总是有差异，这种成象的差异就称为镜头（或成象光学系统）的象差。
象差是由光学系统的物理条件（光学特性指标）所造成的。
从某种意义上来说，任何光学系统都存在有一定程度的象差，而且从理论上来讲总也不可能将它们完全消除。
肉眼和其他光能接收器也只具有一定的分辨能力，因此只要象差的数值小于一定的限度，我们就认为该系统的象差得到了矫正。
一、一级像差理论为了建立一个令人满意的像差理论，一个简单的方法就是从精确的光线追迹公式（请参考有关的书籍）着手，把其中每一角度的正弦函数按照麦克劳林定理展开成幂级数的形式,即sinθ=θ-θ3/3!+ θ5/5!- ……。
对于小角度，这个幂级数是一个迅速收敛的级数，每一项都比它的前一项小得多，这说明对近轴光线而言，因倾斜角很小，故在一级近似的情况下，除了第一项之外，其余各项都可以忽略不记。
二、三级像差理论如果在光线追迹公式中，把角的正弦函数全部用sinθ=θ-θ3/3!+ θ5/5!- ……，中的前两项代替，则所得的结果不论是什么形式的方程式，都代表三级理论的结果，这样方程式就可以对主要像差作出相当准确的说明了。
在这个理论中任何光线所产生的像差，即是相对于高斯公式所得的路径的偏差，可以用五个和（S1到S5）式来表示，这五个和叫作塞德耳和。
如果一个透镜的成像本领没有缺点，则这五个和全都应该为零。
但是没有一个光学系统能够同时满足所有的这些条件。
因此按照惯例，我们对每一个和分别考虑，如果其中某一个和为零，则与该和对应的像差就不存在。
例如，若轴上某一已知物点之塞德耳和S1=0，则相应像点之球差就不存在。
如果S2=0，则没有彗差。
像差的名词解释在我们的日常生活中，我们经常会遇到一些名词，其中有一个名词叫做“像差”。
那么，什么是像差呢？在光学中，像差是指当光线通过透镜或其他光学系统时，由于透镜或系统的缺陷而导致成像不完美的现象。
像差会影响我们对物体的观察和认识，因此在光学领域中对像差的研究和解决是非常重要的。
在光学中，常见的像差有球面像差、色差、畸变等。
首先，让我们来了解一下球面像差。
球面像差是由于透镜曲率半径不均匀，导致透镜焦点不一致而产生的像差。
当光线通过透镜时，球面像差会使得成像位置不准确，使得物体无法完全清晰地呈现在成像平面上。
为了减少球面像差，通常在透镜表面添加抛物面或者使用非球面透镜来校正。
其次，我们来说说色差。
色差是指在透镜或光学系统中，不同波长的光由于折射率不同而导致不同位置的成像。
这会导致色散现象，即在白光透过透镜时，不同颜色的光被聚焦在不同的位置上，使得成像产生色彩偏差。
色差的解决方案包括使用多重镜片组合、使用折射率与波长关系特殊的材料以及涂层技术，以减少或消除色差现象。
最后，让我们来谈一下畸变。
畸变是指光线在通过透镜或光学系统时，由于光线在不同位置的折射率不同而导致的图像形状变形现象。
畸变可以分为径向畸变和切向畸变。
径向畸变是指图像的尺寸随距离中心轴线的远近而产生变化，而切向畸变是指图像沿着中心轴线的方向呈现出弯曲形态。
为了解决畸变问题，我们可以通过透镜设计和光学系统布局优化来减少或校正畸变。
像差是光学领域中一个重要的概念，它影响着我们对物体的视觉感知和成像质量。
在现代光学技术的发展过程中，科学家们通过不断研究和创新，逐渐找到了解决像差问题的方法。
例如，光学镜头的设计和制造工艺的不断改进，使得镜头在成像质量、色散和畸变方面得到了极大的提升。
此外，高级光学材料和涂层技术的应用也为减少像差做出了贡献。
在如今的光学应用中，像差问题已经得到了较好的解决。
例如，高分辨率的摄影镜头、显微镜、望远镜等设备的出现，使得我们能够捕捉到更加清晰和真实的图像。
光学经典理论光学像差重要知识点详解像差是指实际光学系统中，由非近轴光线追迹所得的结果和近轴光线追迹所得的结果不一致，与高斯光学的理想状况的偏差。
像差是光学理论中一个比较重要的知识点，相信很多朋友们也这么觉得吧！今天为大家整理了一些关于像差的知识，大家可以收藏！像差基础理论实际光学系统的成像是不完善的，光线经光学系统各表面传输会形成多种像差，使成像产生模糊、变形等缺陷。
像差就是光学系统成像不完善程度的描述。
光学系统设计的一项重要工作就是要校正这些像差，使成像质量达到技术要求。
光学系统的像差可以用几何像差来描述，包括：球差定义球差是指光轴的物点由于在Lens上的投射角度不同从而导致在像空间像点在光轴上不重合而导致的像差。
在光学中，球面像差是发生在经过透镜折射或面镜反射的光线，接近中心与靠近边缘的光线不能将影像聚集在一个点上的现象。
这在望远镜和其他的光学仪器上都是一个缺点。
这是因为透镜和面镜必须满足所需的形状，否则不能聚焦在一个点上造成的。
球面像差与镜面直径的四次方成正比，与焦长的三次方成反比，所以他在低焦比的镜子，也就是所谓的“快镜”上就比较明显。
成因对使用球面镜的小望远镜，当焦比低于f/10时，来自远处的点光源（例如恒星）就不能聚集在一个点上。
特别是来自镜面边缘的光线比来自镜面中心的光线更不易聚焦，这造成影像因为球面像差的存在而不能很尖锐的成象。
所以焦比低于f/10的望远镜通常都使用非球面镜或加上修正镜。
一个点光源在负球面像差(上) 、无球面像差(中)、和正球面像差(下)的系统中的成像情形。
左面的影相是在焦点内成像，右边是在焦点外的成像。
来自球面镜的球面像差消球差曲面多用于高倍率显微镜的物镜。
一个消球差薄透镜由一个消球差球面和一个平面经组成，对于平行光。
消球差薄透镜等同一块平板玻璃，对于聚合光束，消球差薄透镜增加光束的聚合度，对于发散光束，消球差薄透镜增加光束的发散度。
球差的校正方法凹凸透镜补偿法和非球面校正球差。
相差理论概述这点东西呢，是比较初阶的，只能给您们一个概念性的认识，要对像差理论有比较全面的了解，还必须参看有关的教材。
谢谢日常使用的光学系统（简称镜头）由于受光学设计、加工工艺及装调技术等诸多因素的影响，要对一定大小的物体成理想象是不可能的，它实际所成的象与理想象总是有差异，这种成象的差异就称为镜头（或成象光学系统）的象差。
象差是由光学系统的物理条件（光学特性指标）所造成的。
从某种意义上来说，任何光学系统都存在有一定程度的象差，而且从理论上来讲总也不可能将它们完全消除。
肉眼和其他光能接收器也只具有一定的分辨能力，因此只要象差的数值小于一定的限度，我们就认为该系统的象差得到了矫正。
一、一级像差理论为了建立一个令人满意的像差理论，一个简单的方法就是从精确的光线追迹公式（请参考有关的书籍）着手，把其中每一角度的正弦函数按照麦克劳林定理展开成幂级数的形式,即sinθ=θ-θ3/3!+ θ5/5!- ……。
对于小角度，这个幂级数是一个迅速收敛的级数，每一项都比它的前一项小得多，这说明对近轴光线而言，因倾斜角很小，故在一级近似的情况下，除了第一项之外，其余各项都可以忽略不记。
二、三级像差理论如果在光线追迹公式中，把角的正弦函数全部用sinθ=θ-θ3/3!+ θ5/5!- ……，中的前两项代替，则所得的结果不论是什么形式的方程式，都代表三级理论的结果，这样方程式就可以对主要像差作出相当准确的说明了。
在这个理论中任何光线所产生的像差，即是相对于高斯公式所得的路径的偏差，可以用五个和（S1到S5）式来表示，这五个和叫作塞德耳和。
如果一个透镜的成像本领没有缺点，则这五个和全都应该为零。
但是没有一个光学系统能够同时满足所有的这些条件。
因此按照惯例，我们对每一个和分别考虑，如果其中某一个和为零，则与该和对应的像差就不存在。
例如，若轴上某一已知物点之塞德耳和S1=0，则相应像点之球差就不存在。
如果S2=0，则没有彗差。
