单一透镜成像时如何保证图像不失真

Question

如题所述

Answer 1

1. 色像差：色像差的产生是因为透镜对不同波长的色光具有不同的折射率，导致白光透过透镜后发生色散，不同颜色的焦点距离透镜的远近不同，从而在成像面上形成色像差。紫蓝色焦点位于前面，黄色焦点位于中间，红色焦点位于后面。这种现象导致白光点经透镜成像后不能聚焦成一个白光点，而是形成一个彩色的光环。为了消除或减少色像差，可以使用具有不同折射率和色散率的凸凹透镜相互配合。
2. 球面像差：球面像差的产生是因为透镜的球面折射导致具有一定视场的平行光线不能在一点上聚焦。球面像差可以分为横向球面像差和纵向球面像差两种，以及正球面像差和负球面像差两种。为了消除球面像差，主要有两种方法：一是采用多片透镜组合，使各透镜的正负球面像差相互抵消；二是采用非球面透镜和曲面透镜，通过改变透镜两球面的曲率半径或使用渐变折射率的材料制作透镜来减小单透镜的球差。
3. 横向色差：横向色差是色像差的一种。由于光学玻璃对不同波长的色光具有不同的折射率，色差的大小与镜头对各种色光的焦距不同而异。当白光点斜射穿过透镜时，形成的影像一面有红色环边，而另一面有比红色更宽的深蓝色环边。横向色差的特点是离主光轴越远越明显。要校正横向色差，需要使用具有不同折射率和色散率的透镜相互配合。
4. 彗形像差：彗形像差的产生是因为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。在边缘区域，光线形成亮度较低、虚散的大环形，而在主光轴区域，光线形成高亮度、清晰的小环形。重叠后呈现梨状圆形。彗形像差可以分为外向彗形像差和内向彗形像差两种，以及初级彗形像差和高级彗形像差两种。