2016-09-27 第5-6次课 波像差概述
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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。
浅谈波前像差很多网友在我的QQ上留言,想做近视手术,但是周围的一些朋友手术后白天视力很好,夜间却存在视觉质量问题,夜视力下降,不知道是什么原因导致。
他(她)们担心自己也会出现类似问题,在是否手术的问题上踌躇不前。
我的博客“日志分类”的“近视手术篇”里,曾经有很多博文讲述过产生这些情况的原因,以及解决的办法。
我的老博友们已经看过多次了,很多博友自己都能够说出个一二三来,希望新的博友们能够在我的博客中耐心地寻找一下,慢慢看,慢慢理解。
本文只对这个问题做一个简单的阐述。
眼球是一个光学成像系统,有近视、远视、散光的眼球不是一个完美的光学系统,外界景物的光线进入眼内后,在视网膜上的成像不能严格地再现物体的原貌,而是产生一些畸变,这种现象称为“像差”。
“像差”分为“色差”和“单色像差”。
其中,“单色像差”又可分为“球面像差、彗星像差、像场弯曲、像场畸变等。
眼睛作为一个光学系统,视网膜成像受“像差”的影响,表现为视力、视觉质量被限制,特别是暗环境下视力、视觉质量、黑白对比敏感度等功能下降。
国外眼科界在此方面的研究走在我们的前面,他们根据不同图形重建的多项式计算法,设计出了各种波前像差设备,并利用波前像差技术较为准确地测量眼球的高阶像差与低阶像差,结合计算机技术创建三维立体定量、直观、容易理解的眼球像差图。
眼球的像差分为6阶、27项,其中第1阶(倾斜)和第2阶(离焦、散光)为低阶像差,低阶像差可以通过普通的准分子激光LASIK手术矫正。
第3~6阶的像差(分别为彗星像差、球面像差、三叶草、二次球差等)为高阶像差,普通的LASIK手术不仅不能矫正高阶像差,还有可能使高阶像差比例增加。
这些残余与新增的高阶像差就会导致夜间视觉质量问题。
普通LASIK手术产生视觉质量问题的原因,可能与准分子激光切削的模式、光学区设定的大小、偏中心切削、中央岛、角膜瓣伤口的愈合反应、角膜表面不规则性散光、患者夜间瞳孔直径过大等等因素有关。