光學像差:慧差

2021-02-25 光學人生

定義

彗形像差，又稱彗星像差，此種像差的分布形狀以類似於彗星的拖尾而得名。軸外物點發出的錐形光束通過光學系統成像後，在理想像面不能形成完善的像點，軸外視場不同孔徑區域成像的放大率不同形成的。

這是一些透鏡固有的或是光學設計造成的缺點，導致離開光軸的點光源，例如恆星，產生變形。特別是，彗形像差被定義為偏離入射光孔的放大變異。在折射或衍射的光學系統，特別是在寬光譜範圍的影像中，彗形像差是波長的函數。

成因

彗形像差是拋物鏡望遠鏡與生俱來的特質，來自於視野中心區域的點光源（像是恆星）可以很好的匯聚在面鏡的焦點上（不同於球面鏡，來自於鏡子周圍部分的光線只是接近焦點—球面像差）。但是，來自於偏離光軸（離軸）方向的光線，自鏡子的不同區域反射的光卻不能匯聚在相同的焦點上。這樣的結果導致不在視野中心的光看起來是楔形的問題，而且離軸越遠，這個現象越明顯。這使得星點看起來有著彗星的形狀，因而得名。在設計上能降低球面像差且沒有彗形像差的光學系統有施密特（Schmidt）、馬克蘇託夫（Maksutov）、和裡奇-克萊琴式（Ritchey-Chrétien）。

形狀

彗差的形狀有兩種：

（1）彗星像斑的尖端指向視場中心的稱為正彗差；

（2）彗星像斑的尖端指向視場邊緣的稱為負彗差；

由於彗差沒有對稱軸只能垂直度量，所以它是垂軸像差的一種。

彗差對成像的影響：

（1）像的清晰度，使成像的質量降低；

（2）彗差對於大孔徑系統和望遠系統影響較大；

（3）彗差的大小與光束寬度、物體的大小、光闌位置、光組內部結構（折射率、曲率、孔徑）有關；

（4）對於某些小視場大孔徑的系統（如顯微鏡），常用「正弦差」來描述小視場的彗差特性；

（5）正弦差等於彗差與像高的比值

校正：

單一透鏡或透鏡系統的彗形像差，可以經由選擇適當的透鏡表面曲率有效的降低（某些情況下可以被消除）以合於應用。在單一的波長下，球面像差和彗型像差都最小的透鏡稱為"最佳形式"或齊明透鏡。而目前削減彗形像差最普遍的方法就是使用非球面鏡。彗差的消除方法：使用對稱的結構，這種方法不僅只對彗差校正，對象散、場曲、和畸變的校正作用也非常有幫助。

來源：網絡

1、浙江藍海光學科技有限公司

光學鏡頭解決方案及生產製造，樓總：18826013676

2、河北瀚考克光電科技有限公司

光學檢測、加工設備解決方案及生產製造，王總：17091090099

3、上海廣神電子有限公司

熱成像shutter，美國FLIR供應商，吳總：13501551929

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