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初级像差及矫正系列(二)慧差的概念,成因及消除方法

发布时间:2021-04-12 11:27:15 浏览量:121 作者:Alex

摘要

上一章已经较为详细的介绍了球差,我们知道了球差在轴上视场产生时使旋转对称的像差。那么在设计时,对镜头的成像不只要求轴上

的物点,同样也需要保证轴外物点的成像质量。此时,轴外物点成像时,便引入了轴外像差,也就是轴外时常产生的慧差。

正文


一、慧差的概念

慧差,也叫彗形像差,Coma Aberration,是轴外物点(或称轴外视场点)所发出的锥形光束通过光学系统成像后,在理想像面不能成完

美的像点,而是形成拖着尾巴的如彗星形状的光斑,故对此光学系统的这种像差称其为慧差。如图所示



二、慧差的特点

在边区一带光线形成亮度较低,虚散的大环形,主光轴一带光线形成高亮度清晰的小环形。重叠后形成梨状圆形,类似彗星拖尾。

如图所示


三、慧差产生的原因

球面透镜各光区成像的放大率不一致,导致各光区的焦点不同。是由轴外点宽光束的主光线与球面对称轴不重合,而由折射球面的球差

引起的。


四、慧差的种类

慧差的种类很多,分类方法不一,在彗形亮斑的朝向上可分为外向慧差和内向慧差两种;在产生方式上可分为初级慧差和高级慧差两

种。 


五、消除慧形像差的方法

1.设计光学系统时,使用不同曲率的透镜的组合来加以矫正慧差

2.缩小光圈

如果镜片是用作相机的镜头,存在慧差的摄影镜头,将严重影响成像的清晰度。我们在拍摄时也可以适当采用较小的光圈(孔径)来减少慧差对成像的影响。

3.入瞳位置设置在球心处

光阑移动对球差没影响,但对像散和慧差有影响,但当球差为零时,慧差与光阑的位置无关。


使用光束分析仪可以在成像位置观察到光斑的形状,观察其是否有彗星状拖尾的像差来判断其是否存在较大的慧差。如果使用定量的方

法来计算慧差的大小,慧差和光束的口径的平方成比例,所以对于目镜来说,其光束口径较小,所以慧差也不会太大。


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