光学系统的像差_色差

关于像差、慧差、球差、场曲、畸变、色差的名词解释1。

球差：由主轴上某一物点向光学系统发出的单色圆锥形光束，经该光学系列折射后，若原光束不同孔径角的各光线，不能交于主轴上的同一位置，以至在主轴上的理想像平面处，形成一弥散光斑（俗称模糊圈），则此光学系统的成像误差称为球差。

2。

慧差：由位于主轴外的某一轴外物点，向光学系统发出的单色圆锥形光束，经该光学系列折射后，若在理想像平面处不能结成清晰点，而是结成拖着明亮尾巴的慧星形光斑，则此光学系统的成像误差称为慧差。

彗差属轴外点的单色像差。

轴外物点以大孔径光束成像时，发出的光束通过透镜后，不再相交一点，则一光点的像便会得到一逗点状，型如彗星，故称“彗差”。

3。

像散：由位于主轴外的某一轴外物点，向光学系统发出的斜射单色圆锥形光束，经该光学系列折射后，不能结成一个清晰像点，而只能结成一弥散光斑，则此光学系统的成像误差称为像散。

4。

场曲：垂直于主轴的平面物体经光学系统所结成的清晰影像，若不在一垂直于主轴的像平面内，而在一以主轴为对称的弯曲表面上，即最佳像面为一曲面，则此光学系统的成像误差称为场曲。

5。

畸变：被摄物平面内的主轴外直线，经光学系统成像后变为曲线，则此光学系统的成像误差称为畸变。

6。

色差：由白色物点向光学系统发出一束白光，经该光学系列折射后，组成该束白光的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各色光，不能会聚于同一点，即白色物点不能结成白色像点，而结成一彩色像斑的成像误差，称为色差。

球差、慧差所引起的成像模糊现象称为光晕。

像散：由位于主轴外的某一轴外物点，向光学系统发出的斜射单色圆锥形光束，经该光学系列折射后，不能结成一个清晰像点，而只能结成一弥散光斑。

当前后移动像平面至某一位置（弧矢像面）时，弥散光斑变成垂直于光学系统弧矢面的短线s。

当前后移动像平面至另一位置（子午像面）时，弥散光斑又变成垂直于光学系统子午面的短线t。

在子午像面和弧矢像面之间可以找到一弥散光斑最小的成像平面，而在其余位置只能得到一介椭圆形弥散光斑，则此光学系统的成像误差称为像散。

7种常见像差的原因像差是指光学系统在成像过程中产生的图像质量不理想的现象。

下面将介绍光学系统中常见的7种像差原因，包括球差、散光、像散、像场弯曲、畸变、色差和像间干涉。

1. 球差：球差是由于光线通过球面透镜时，不同入射位置的光线会聚或发散到不同焦点位置而导致的像差。

球差的主要表现是像点失焦，即中央和边缘部分的图像清晰度不同。

球差可以通过使用非球面透镜或复合透镜进行校正。

2. 散光：散光是由于透镜的曲率在不同方向上不同而引起的像差。

散光使得图像的焦点在不同的平面上，导致成像模糊。

散光可以通过使用散光校正透镜或非球面透镜进行校正。

3. 像散：像散是由于透镜的不同色散特性引起的像差。

不同波长的光线通过透镜后，会聚到不同的焦点位置，导致不同颜色的图像产生色差。

像散可以通过使用折射率不同的材料组合或使用色散补偿透镜进行校正。

4. 像场弯曲：像场弯曲是指光线通过透镜时，不同位置的像点距离透镜中心的距离不一致，导致图像的形状在不同位置有畸变。

像场弯曲可以通过使用非球面透镜进行校正。

5. 畸变：畸变是由于透镜的形状或光线的折射发生变化而引起的像差。

畸变可以分为桶形畸变和垫形畸变。

桶形畸变使得图像中心位置变窄，而边缘位置扩展；垫形畸变使得图像中心位置扩展，而边缘位置收缩。

畸变可以通过使用非球面透镜或使用畸变校正透镜进行校正。

6. 色差：色差是由于不同波长的光线通过透镜后，折射程度不一样而产生的像差。

常见的色差有色焦差和色散，色焦差是指不同颜色的光线聚焦位置不同，色散是指不同颜色的光线折射程度不同。

色差可以通过使用折射率不同的材料组合或使用色差补偿透镜进行校正。

7. 像间干涉：当光线经过光学系统中的多个透镜或镜面反射时，光线的相位差会导致干涉现象。

这种干涉现象会产生亮度变化或干涉条纹等干扰图像质量的现象。

像间干涉可以通过设计光学系统的结构，如透镜组的距离和角度等参数进行校正。

以上是光学系统中常见的7种像差原因的介绍。

投影仪测量误差产生的原因及其对策王树刚投影仪的误差主要是由投影屏上的成像质量和工作台的测量误差产生的，主要有以下几点:一、放大倍率误差(光学系统误差)1.产生原因主要是由于光学镜头在设计过程中及光学零件在加工制造过程中，因装配不当造成透镜调焦误差和像差而引起的，对测量准确度影响很大。

物镜的焦距误差直接影响放大倍数。

光学系统的像差包括色差、球差、慧差、像散、畸变和场曲，这些都会影响成像质量，特别是畸变和场曲将引起像的失真和轮廓模糊。

2.对策毫米投影放大率的误差是因为视场照明不均匀，表明灯丝不位于聚光镜的焦面上，破坏了远心照明条件，从而引起调焦误差所造成的放大率变化。

在修复毫米投影放大率时，必须先调节好灯源。

如果灯丝架是个歪头，则无论如何是调节不好的，这时应换只好灯泡。

毫米投影放大率超差的原因除了灯源未调节好之外，还有可能是物镜松动或可调反射镜走动。

先调节灯源并旋紧物镜，如果仍存在放大率超差现象，则可判断是由可调反射镜走动所造成的。

现以新天投影仪JT5为例来说明。

将可调反射镜上方的盖板卸下，调节可调反射镜背后的4个螺钉，使毫米刻线像在清晰及平行于屏上分划线的条件下改变距离，满足正确的放大率。

旋出周围的3个小螺钉，旋进中间的1个大螺钉时，将使反射镜后退，且放大率向大的方向变化。

反之，则放大率缩小。

在调节时，应微量调节，以防止反射镜脱落。

因光路在设计时已经采用复合光路、多片透镜组合来消除像差，所以在使用过程中对已经装配校准好的仪器物镜组不可随意拆卸。

二、灯丝长度的误差1.产生原因光源的灯丝长度不是一个点而具有一定的长度。

故光线经聚光镜后，光束不能与光轴平行，应与光轴成一定角度，其最大的角度是在灯丝两端发出的光线与光轴夹角为式中:l——灯丝长度。

显然灯丝越长，φ角越大。

由于斜光束的影响，工件轮廓影像边缘不清晰，读数瞄准困难，即对准误差增大，因而影响测量准确度。

但如果减小灯丝长度将减弱照明强度。

2.对策采用可调光圈来限制灯丝长度，在满足照明的原则下，尽量采用较小的光圈。

第八章光学系统的像质评价和像差公差光学系统的像质评价和像差公差是光学设计中非常重要的内容，对于确保光学系统的成像效果和减小像差具有重要意义。

本文将从像质评价和像差公差两个方面进行详细介绍。

第一部分：像质评价在光学系统设计中，像质评价是衡量系统成像效果好坏的一项重要指标。

像质评价可以通过不同的参数来进行，如分辨率、畸变、像场曲率等。

1.分辨率：分辨率是指系统能够分辨出最小细节的能力。

在光学系统中，分辨率受到折射率、孔径、波长等因素的影响。

分辨率的提高可以通过增加系统的孔径、减小像散等方法来实现。

2.畸变：畸变是指光学系统成像时图像相对于参考图像的形变情况。

主要分为径向畸变和切向畸变两种。

径向畸变是指图像中心与边缘的变形情况，切向畸变是指图像的扭曲情况。

畸变的产生主要是由于光学元件的形状和定位误差导致的，可以通过优化元件设计和加强装配精度来减小畸变。

3.像场曲率：像场曲率是指光学系统各个像点的焦距随着物距的变化情况。

如果像场曲率过大，会导致成像不清晰，失去焦点。

可以通过调整透镜曲率半径、引入焦点平面等方法来改善像场曲率。

第二部分：像差公差像差是指光学系统成像时图像与理想像之间的差异，它是光学系统中不可避免的问题。

为了减小像差，需要对光学系统进行像差公差的设计和控制。

1.球面像差：球面像差是由于透镜表面的曲率或者抛物率与光线的入射角度不匹配导致的成像失真。

可以通过优化透镜表面形状和选择合适的材料来减小球面像差。

2.形状像差：形状像差是光学元件的形状不规则或者安装位置偏差导致的成像失真。

可以通过优化元件设计和加强装配精度来减小形状像差。

3.色差：色差是指透镜对不同波长的光具有不同的折射率，从而导致颜色偏差。

色差主要分为色散和像散两种。

色散是指透镜对不同波长的光具有不同的聚焦效果，像散是指不同波长的光成像位置不一致。

可以通过使用多片透镜组合、引入补偿透镜等方法来减小色差。

在光学系统设计中，像质评价和像差公差是重要的内容，对于确保系统的成像效果和减小像差具有重要意义。

光学系统成像的像差的描述在光学系统中，成像的品质受到多种因素的影响，其中最主要的因素之一就是像差。

像差是指光学系统由于各种原因导致成像结果与理想成像结果的差异。

在实际应用中，我们需要尽可能减小像差，以获得清晰、准确的成像。

1.球差球差是由于光线通过透镜时，不同离轴位置的光线聚焦点与光轴上的光线聚焦点不一致而产生的像差。

球面透镜会使离轴光线聚焦于球心之前或之后，从而导致像差。

为了减小球差，可以采用非球面透镜或者多个球面透镜组合的方法。

2.色差色差是指不同波长的光线通过透镜后，其聚焦点位置不同所引起的像差。

由于光线的折射率随着波长的不同而变化，所以不同波长的光线在经过透镜后会有不同的折射效果，从而导致色差。

为了减小色差，可以采用消色差透镜、复合透镜等方法。

3.像散像散是指透镜或者光学系统在聚焦光线时，不同位置的光线聚焦点不在同一平面上而产生的像差。

像散分为径向像散和切向像散两种。

径向像散是指光轴上的光线与离轴光线在像平面上的聚焦点不一致，而切向像散则是指光轴上的光线与离轴光线在像平面上的聚焦点不在同一条直线上。

为了减小像散，可以采用适当的光学元件，如棱镜等。

4.畸变畸变是指光学系统在成像过程中，使得直线或者平面失真的现象。

畸变分为径向畸变和切向畸变两种。

径向畸变是指光线通过光学系统后，离轴的像点与光轴上的像点之间的距离不一致，而切向畸变则是指光线通过光学系统后，离轴的像点与光轴上的像点之间的位置关系不一致。

为了减小畸变，可以采用非球面透镜或者适当的校正方法。

5.散焦深度散焦深度是指光学系统在成像过程中，能够保持清晰成像的距离范围。

当物体与透镜或者光学系统的距离超出散焦深度时，成像会变得模糊不清。

散焦深度受到孔径大小和焦距的影响。

为了增加散焦深度，可以使用小孔径和长焦距的透镜。

光学系统成像的像差是由于光线经过透镜或者光学系统时，由于各种因素导致成像结果与理想成像结果的差异。

常见的像差包括球差、色差、像散、畸变和散焦深度等。

像差：球差，慧差，像散，场曲，畸变。

理想的成像与光学系统的实际成像之间的差异。

1.球差：平行于主轴的光线，经过凸透镜发生折射后，边缘与中心部分的折射光线在透镜光轴上不能会聚相交在一点。

离主轴近的光线会聚后离透镜远，离主轴远的光线会聚后离透镜近。

（轴上的物点发出的光线入射进透镜时，数值孔径越大的光线，其折射越强，与光轴相交时偏离理想成像的位置也就越大）2.慧差：又叫侧面球差，它是由于与主轴不平行的光线通过透镜折射会聚所形成的一种像差。

产生原因：主要是由于透镜边缘一带的光线与透镜主轴一带的光线所会聚的焦点位置和影像大小有差别。

影像一端宽大虚散而较暗，另一端则窄小清晰而较亮，如同拖带尾巴的彗星一样。

用缩小光圈的办法可在一定程度上减小因彗形象差所引起的缺陷。

3.像散：凡是由侧面射来的光线，通过透镜折射后，在底片边缘部分不能同时呈现出横竖线条都清晰的影像而产生像散。

所以像散也叫纵横像差。

（检查摄影镜头是否有像散现象，只需将镜头对着十字交叉线条来调焦即可）4.场曲：当垂直于主轴的平面物体经镜头成像时，如果在底片的平面上不能使中心部分和边缘部分的影像都清晰，只能在一个球面上达到影像清晰的效果，这种像差就是像场弯曲。

（产生原因：是由球面形状的镜头表面和平坦的胶片表面存在不平行的对照所引起的。

由通过镜头轴心的光线所产生的）。

5.畸变：由于透镜对同一物体不同部分有不同的放大率，因而使影像产生变形扭曲的现象，越是边缘的部分就越明显，这种像差就叫畸变。

（畸变现象有两种不同的表现形式：当边缘部分的放大率大于中心部分的放大率时，影像的直线将向中心凹进弯曲，称作枕形畸变，又叫正畸变；当边缘部分的放大率小于中心部分的放大率时，影像的直线将向四周突出弯曲，称作桶形畸变，又叫负畸变。

色差：轴向色差，倍率色差。

具有各种颜色的平面物体所反射的光线，通过透镜后不能同时聚焦在胶片平面上形成清晰的影像，这中成像差别就是色差现象。

产生色差的原因，是因为不同颜色的光线的波长不同。