像差基础及矫正方法
场曲和畸变的修正
场曲和畸变是光学系统中常见的像差类型，它们会导致图像失真或焦点位置偏离理想状态。
以下是这两种像差的修正方法：
场曲（Field Curvature）的修正
1. 设计矫正镜片：在光学设计阶段，通过合理选择透镜材料、形状以及放置位置来设计一个或多个矫正镜片，使得整个视场内的光线都能聚焦在一个平面上。
2. 使用矫正滤镜：一些镜头生产商提供可以安装在镜头前端的特殊滤镜，以减少或消除场曲现象。
3. 数字后处理：对于已经拍摄的照片，可以通过后期编辑软件进行校正。
例如，在Photoshop等软件中，利用变形工具或者特定的镜头校正功能来调整图像的弧度。
畸变（Distortion）的修正
1. 镜头设计：在镜头设计时采用特殊的光学元件或非球面镜片来降低畸变。
2. 自动纠正功能：许多现代数码相机和智能手机具有自动畸变校正功能，可以在拍摄时或拍摄后实时纠正畸变。
3. 软件后处理：使用图像编辑软件如Adobe Photoshop、Lightroom等进行畸变校正。
这些软件通常有专门的“镜头校正”功能，可以针对不同镜头模型的特性进行精确校正。
4. 手动纠正：对于简单的线性畸变，可以通过手动拉伸或扭曲图像来实现基本的纠正。
需要注意的是，虽然数字校正能够有效改善图像质量，但它并不能完全恢复损失的信息，特别是在极端情况下，可能无法完全去除所有的畸变。
因此，最好
的做法是在拍摄过程中就尽可能地选用畸变较小的镜头，并且尽量保持相机与被摄物体之间的距离合适。
像差基础及矫正方法
由于轴外的物点成像时，通过光学系统后的光束所对 应的波面不是球面波，而变成非球面波，它在子午面 和弧矢面的曲率不同，所以子午像点和弧矢像点不会 重合，从而产生像散。
校正：
1、控制视场，小为宜 2、改变球面曲率 3、适当透镜材料 4、合理设置光阑的位置
场曲的定义：
当轴外物体上不同视场的各点以细光束成像时，将具有不同的像散值。 因此一个平面物体必然形成两个像面。因轴上点无像差，所以这两个 像面必然同时相切于理想像面与光轴的交点上，这样就形成以光轴为 对称轴的两个回转曲面。当系统消除像散以后，这两个曲面重合，但 仍不会和理想像面重合，这种像差称为场曲或像面弯曲。
间的差别造成的成像缺陷
由于光学系统本身的物理条件造成的。
像差
单色像差（球差、慧差、像散、场曲、畸变）
色差（位置色差和倍率色差）
第二节球差和慧差
概念：轴上物点成像的像差叫球差
轴外物U点成像的像差叫慧差
形成原因
U u
A -L
U
u
L’ A'’L A0’
l'
球差值 'L L'l' 'L 与孔径角或入射高度有关 'L 0，校正不足或欠校正 'L 0，过校正 'L ＝0，消除了球差
物平面以外的点在像平面成像不是一个点像而是一个“弥散斑” 当弥散斑不被人眼或接收器识别，仍认为是一个清晰点像
实际上，景深是远离物平面物点成像不能分 辨的最远距离！
第六章 像差
从实际的角度，光学系统要有一定的视场和孔径或具有一定 宽度的光束成像才有意义。
像差：由于实际光学系统与近轴成像或理想光学系统之
发光强度。用来描述点光源在某方向上的强度。其定义为：点光
透镜的畸变与矫正
透镜的畸变与矫正当我们观察周围的世界时，透镜的存在给我们带来了许多便利。
无论是眼镜、相机镜头还是显微镜，透镜都是不可或缺的元件。
然而，正因为透镜的存在，我们也不可避免地面临着透镜的畸变问题。
本文将探讨透镜的畸变原因以及矫正方法。
首先，我们需要了解透镜畸变的类型。
透镜畸变主要分为球差、色差、像差和畸变。
球差是由于透镜的表面不是完全球形而引起的，导致光线在透镜上聚焦时，不同位置的光线会有不同的聚焦点，从而造成图像模糊。
色差是由于透镜对不同波长的光折射率不同而引起的，导致不同颜色的光线在透镜上聚焦时，聚焦点位置不同，从而造成色差。
像差是由于透镜的形状和位置引起的，导致图像边缘模糊或者出现形变。
畸变是由于透镜的形状和位置引起的，导致图像出现形变，例如凸透镜会使图像中心附近的物体变大，而凹透镜则会使图像中心附近的物体变小。
接下来，我们将探讨透镜畸变的矫正方法。
对于球差和色差，我们可以通过使用特殊形状的透镜来矫正。
例如，使用非球面透镜可以减少球差，而使用具有特殊折射率分布的透镜可以减少色差。
对于像差和畸变，我们可以通过组合多个透镜来进行矫正。
例如，使用透镜组合可以减少像差和畸变，从而获得更清晰的图像。
此外，我们还可以通过调整透镜的位置和角度来矫正畸变。
例如，调整透镜与物体的距离可以改变图像的大小，调整透镜的倾斜角度可以改变图像的形状。
除了透镜本身的矫正方法，我们还可以利用数学模型来对透镜畸变进行矫正。
例如，在相机领域，我们可以使用相机校正算法来矫正透镜畸变。
这些算法基于透镜的畸变模型，通过对图像进行处理和变换来矫正畸变。
这种方法不仅可以提高图像的质量，还可以提高图像处理的准确性。
最后，我们需要意识到透镜畸变的存在并不意味着透镜是有缺陷的。
透镜畸变是由于透镜的物理特性和工艺限制所导致的，而透镜的设计和制造都是在尽量减少畸变的基础上进行的。
透镜畸变的矫正是一个复杂而重要的问题，需要综合考虑透镜的性能、成本和应用需求。
放射科医学图像的几何校正与影像畸变的矫正
放射科医学图像的几何校正与影像畸变的矫正放射科医学图像在诊断和治疗过程中起着至关重要的作用。
为了确保图像的准确性和可靠性，需要进行几何校正和影像畸变的矫正。
本文将介绍放射科医学图像的几何校正和影像畸变的矫正方法，以提高医学图像的质量和准确性。
一、放射科医学图像的几何校正放射科医学图像的几何校正是指通过数学方法，对图像进行几何变换，以纠正由于成像设备或体位不准确导致的图像形变和尺寸失真。
几何校正可以分为图像旋转、平移、缩放和扭曲等几个方面。
1. 图像旋转图像旋转一般是通过调整图像中某一角度的旋转来实现。
旋转角度的选择取决于成像设备的角度偏差和体位错位的程度。
常用的旋转方法包括仿射变换、旋转矩阵和旋转向量等。
通过旋转操作，可以将图像中的主要结构和解剖部位调整到正确的位置，提高医学图像的可读性和解释性。
2. 平移校正平移校正是指通过图像的平移操作，将图像中的解剖部位从一个位置移动到另一个位置，以纠正由于体位错误或成像设备位置不准确导致的图像偏差。
平移校正一般使用平移矩阵或平移向量进行计算，并通过调整图像中的像素值实现。
平移校正可以保持图像的比例关系和尺寸不变，仅调整图像位置，提高图像的空间定位准确度。
3. 缩放校正在放射科医学图像中，由于成像设备的参数误差或成像距离的变化，图像的尺寸可能发生缩放。
为了纠正图像中的尺寸失真，可以使用缩放校正方法进行处理。
缩放校正一般通过调整图像中的像素间距和像元大小来实现。
常用的缩放校正方法包括线性插值、双线性插值和双三次插值等。
通过缩放校正，可以恢复图像的准确比例和尺寸。
4. 扭曲校正扭曲校正是指纠正图像中的形变和畸变，使其更符合真实的解剖形态。
扭曲校正的方法较为复杂，一般利用非刚性变换模型进行计算。
在扭曲校正中，常用的方法包括B样条插值、流体变形模型和非线性拟合等。
通过扭曲校正，可以消除图像中的非线性形变和畸变，提高医学图像的形态学准确性。
二、影像畸变的矫正影像畸变是指由于成像设备本身的特性或成像过程中的干扰因素导致的图像形态和结构失真。
像差的种类
像差的种类为了方便说明像差的成因，我们仅以平行的入射光来探讨他们在几何光学上的差异。
其实天文观测的目标都是遥远的星体，基本上也符合平行光的假设。
球面像差（对称的像差）：当沿着光轴的平行入射光不能完全聚焦时，我们称为「球面像差」。
透镜的球面像差反射镜的球面像差彗形像差（不对称的像差）：倾斜于光轴的平行入射光无法完全聚焦的情况，我们称为「彗形像差」。
色像差：若是不同的颜色光线有不同的聚焦点，我们称为「色像差」。
通常红色光的焦距比蓝光大一些。
弯曲的像场：即使光学系统能完美地聚焦，但是却常发生它们的聚焦平面与我们希望的成像平面不一致。
因此透镜会有bending的设计。
Astigmatism：因为物体经由透镜成像时，常会发生X轴与Y轴的聚焦点不一致。
变形：基本上变形的发生不能看似完全的像差。
它并不是因为影像的聚焦不良所致，相反的它是清晰的成像，但是却发生与原来的物体的外型不一致。
最完美的成像：抛物面镜数学上的定义： y2＝ 4 F．x F：镜面焦距长度镜面特色：平行光轴的入射光线可以完美聚焦于焦点。
同时因为是反射面成像，所以没有任何色像差。
若是采用抛物面来作为天文望远镜的主镜是一个非常好的选择。
不但能兼顾光学系统的重量与成像品质。
很可惜的，若是非平行的入射光沿着主轴进来，会有对称的「球面像差」。
若是平行入射光倾斜于主轴，会有不对称的「彗形像差」产生。
因此抛物面镜最适合于长焦距的天文望远镜，而不适合于地面景物的观测。
不过抛物面的镜面不易制造，必须藉由许多球面镜的研磨方式逐渐逼近抛物面的曲度，因此价格自然也较为高昂。
以一个口径8吋、 F/4镜面而言，中间的镜面与球面镜差距其实是非常微小的，只有数个波长之差。
虽然这只是微小的差别，却可以改善影像的品质甚多。
为了获得高精度的抛物面，必须透过多次球面研磨。
由于抛物面镜是经过多次球面镜的研磨而成，因此抛物面镜可以看成是多个球面镜所构成。
利用这个光学特性，可以成为检测抛物面镜的一个简易的方法，我们称为「刀口测试」。
影像几何纠正的原理与方法
影像几何纠正的原理与方法影像几何纠正是一种处理数字图像的方法，它旨在消除由于摄像机或摄影机位姿不正确或相机系统误差引起的图像畸变。
影像几何纠正的目标是获得准确的几何尺寸和形状的图像，从而能够进行精确的测量和分析。
以下是影像几何纠正的原理和方法的介绍。
一、影像畸变原理畸变是由于相机光学系统中的各种因素引起的，例如透镜形状、透镜组件组装不正确、镜头中心点的不对称等。
它会导致图像中的线条弯曲和形状变形现象。
影像畸变可以分为径向畸变和切向畸变两种类型。
径向畸变是由相机透镜的形状引起的，主要表现为图像中心与边缘的特征点与几何理想位置之间的距离不一致，以及边缘特征点的扩散变形。
径向畸变可以通过数学模型进行建模和校正，最常用的模型是径向对称畸变（radial symmetric distortion）和径向非对称畸变（radial asymmetric distortion）。
切向畸变是由于相机透镜组件的组装误差而引起的，主要表现为图像中特征点的扭曲和形状变形。
切向畸变可以通过数学模型进行建模和校正，最常用的模型是切向对称畸变（tangential symmetric distortion）和切向非对称畸变（tangential asymmetric distortion）。
二、影像畸变校正方法1.标定法：这是一种将相机的畸变参数与几何透视进行校正的方法。
标定法需要在摄像过程中采集一系列已知几何形状的校准物体的图像，并利用这些已知物体的几何特征进行优化求解，从而获取相机的畸变参数，并据此对所有图像进行校正。
2.特征点检测法：这种方法是通过检测图像中的特征点，并将其与理想的几何位置进行比较，从而估计并校正畸变。
特征点可以是直线的端点、圆的周长上的点等。
该方法通过对图像中的特征点进行配准和校正，可以获得较高精度的几何校正结果。
3.基于几何模型的校正法：这种方法通常利用已知的相机几何模型对图像进行纠正，例如针孔相机模型或透镜模型。
光学仪器的调节与校准方法
光学仪器的调节与校准方法光学仪器是科学研究、工程实践和医疗诊断中不可或缺的工具。
为了保证光学仪器的精确度和稳定性，调节与校准方法至关重要。
本文将介绍几种常用的光学仪器调节与校准方法，并探讨它们的原理和应用。
一、对焦调节对焦是光学仪器调节与校准的第一步。
通过调整物镜与目标之间的距离，使目标清晰地出现在像差轴上。
对焦调节可以通过以下几种方法实现：1. 目视对焦：这是最直观的对焦方法，操作人员通过观察物镜下的像差轴，调整物镜与目标的距离，直到获得清晰的像差轴。
这种方法适用于简单的光学仪器，如显微镜和望远镜。
2. 自动对焦：自动对焦是一种快速且准确的对焦方法。
利用传感器检测成像平面上的对焦品质，通过反馈机制控制物镜与目标的距离，使成像结果最佳化。
自动对焦被广泛应用于高端相机和显微成像系统。
二、像差校正像差是光学系统的常见问题之一，它由光的折射和散射引起，导致成像结果模糊或失真。
为了校正像差，常用的方法有：1. 弥散像差校正：弥散像差是由于光线通过非理想的透镜而引起的。
通过选择合适的透镜材料和曲率半径，以及利用多个透镜的组合，可以降低或消除弥散像差。
这需要经验和精确的计算。
2. 色差校正：色差是不同波长的光线通过透镜或棱镜时产生的像差。
色差校正的方法包括选择特定的光学材料，使用复合透镜和棱镜组合，以及使用颜色校正滤波器。
这些方法可以减少或消除色差，提高成像的色彩保真度。
三、光路校正光路校正是调节光学仪器中光源和成像平面之间光线的传播路径，以确保成像结果的准确性和稳定性。
常见的光路校正方法有：1. 光轴调整：光轴调整是指调整光源、物镜和目镜之间的光轴，使其完全重合。
通过利用调节螺丝或细微移动装置，可以实现光轴的精确调整。
2. 平面校正：平面校正是调整光路中的反射镜或棱镜，使光线垂直于成像平面。
通过精确调整平面的位置和倾斜角度，可以确保光线在成像平面上均匀地聚焦，减少畸变。
四、信号校准光学仪器的信号校准是指调整和校准仪器的接收和处理部分，以提高信号的质量和稳定性。
光学像差的实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解光学像差的产生原理及分类；2. 掌握光学像差实验的基本方法；3. 通过实验观察不同类型的光学像差，加深对光学像差理论的理解。
二、实验原理光学像差是指实际光学系统在成像过程中，由于光线传播路径的偏差，导致成像质量下降的现象。
根据像差是否与颜色有关，可以分为色像差和色差；根据像差产生的位置，可以分为轴上像差和轴外像差。
本实验主要研究球差、彗差、像散和场曲等基本像差。
球差是由于光线在通过透镜时，不同入射角度的光线在像平面上聚焦到不同的位置，导致成像质量下降；彗差是由于光线在通过透镜时，同一入射角度的光线在像平面上聚焦到不同的位置，导致成像质量下降；像散是由于光线在通过透镜时，同一入射角度的光线在像平面上聚焦到不同的位置，导致成像质量下降；场曲是由于光线在通过透镜时，不同高度的光线在像平面上聚焦到不同的位置，导致成像质量下降。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：光学像差实验装置、光源、光阑、成像屏、光具座等；2. 实验材料：不同焦距的透镜、不同形状的光阑、成像屏等。
四、实验步骤1. 准备实验装置，将光源、光阑、透镜、成像屏等按照实验要求放置在光具座上；2. 调整光具座，使光源发出的光线垂直照射到透镜上；3. 观察不同类型的光学像差现象，并记录实验数据；4. 分析实验数据，得出结论。
五、实验结果与分析1. 球差实验：观察不同焦距的透镜在成像过程中的球差现象，发现球差随着焦距的增加而增大；2. 彗差实验：观察不同形状的光阑在成像过程中的彗差现象，发现彗差随着光阑形状的变化而变化；3. 像散实验：观察不同高度的光线在成像过程中的像散现象，发现像散随着高度的增加而增大；4. 场曲实验：观察不同高度的光线在成像过程中的场曲现象，发现场曲随着高度的增加而增大。
六、实验结论1. 光学像差是实际光学系统在成像过程中普遍存在的一种现象，对成像质量有较大影响；2. 通过实验，掌握了光学像差实验的基本方法，加深了对光学像差理论的理解；3. 在光学系统设计过程中，应充分考虑像差的影响，采取相应的措施进行像差校正，以提高成像质量。
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像散：轴外“ 像散：轴外“
像散的原因
由于轴外的物点成像时， 由于轴外的物点成像时，通过光学系统后的光束所对 应的波面不是球面波，而变成非球面波， 应的波面不是球面波，而变成非球面波，它在子午面 和弧矢面的曲率不同， 和弧矢面的曲率不同，所以子午像点和弧矢像点不会 重合，从而产生像散。 重合，从而产生像散。
同一物点以不同倾斜角度成像，像点位置不同。 同一物点以不同倾斜角度成像，像点位置不同。 这种像点的差值就是球差！ 这种像点的差值就是球差！
在像平面形成了一个弥散斑。 球差现象：在像平面形成了一个弥散斑。
δ T ' = δ l ' tgU ' δ T ' 垂轴球差， U ' 系统的像方孔径角 垂轴球差，
限制通过光学系统的光束宽度。即通过系统的光能量， 限制通过光学系统的光束宽度。即通过系统的光能量，从而 决定相面的照度。 决定相面的照度。
限制物空间中成像范围，决定光学视场。 限制物空间中成像范围，决定光学视场。照相中的取景 范围。 范围。 限制光学中的有害杂光，改善成像质量。 限制光学中的有害杂光，改善成像质量。 孔径光阑
第三节 视场光阑
定义：能够限制物平面上成像范围的光阑 视场光阑的确定： 视场光阑的确定：
将系统中所有光孔往物空间成像，在这些像中有一个是入 将系统中所有光孔往物空间成像， 所有的像边缘对人瞳中心的张角中有一个最小的张角， 瞳。所有的像边缘对人瞳中心的张角中有一个最小的张角， 这个光阑像对应的光阑为视场光阑。 这个光阑像对应的光阑为视场光阑。
被其他光孔阻挡的现象叫轴外光束的渐晕
入窗 物平面 A B1 B2 B3 入瞳
1、B1A圆形区，通过入瞳可以很好成像 、 圆形区， 圆形区 2、B1B2圆形区，通过入瞳的光线逐渐被入窗部分阻挡。 、 圆形区，通过入瞳的光线逐渐被入窗部分阻挡。 其像逐渐减弱， 只剩一半光线。 其像逐渐减弱，到B2只剩一半光线。 3、B2B3圆形区，通过入瞳的光线进一步被入窗阻挡，到 、 圆形区，通过入瞳的光线进一步被入窗阻挡， B3只剩一条光线 进一步减弱 只剩一条光线。 减弱， 以外不能参与成像。 B3只剩一条光线。进一步减弱，B3以外不能参与成像。
第二节入瞳和出瞳
在光学系统中， 在光学系统中，孔径光阑被前面的光组在 入瞳的定义： 入瞳的定义： 物空间所成的像称为系统的入射光瞳。 物空间所成的像称为系统的入射光瞳。
出瞳的定义： 出瞳的定义： 孔径光阑被后面的光组在像空间所成的像
称为系统的出射光瞳。 称为系统的出射光瞳。
在图3 在图3光孔置后
光孔像2’即为系统的入瞳，光孔 为孔径光阑 为孔径光阑， 光孔像 ’即为系统的入瞳，光孔2为孔径光阑，同 时又是出瞳。因为光孔2后没有光组 后没有光组。 时又是出瞳。因为光孔 后没有光组。
1、控制视场，小为宜 控制视场，
校正： 校正：
2、改变球面曲率 3、适当透镜材料 4、合理设置光阑的位置
场曲的定义： 场曲的定义：
当轴外物体上不同视场的各点以细光束成像时，将具有不同的像散值。 当轴外物体上不同视场的各点以细光束成像时，将具有不同的像散值。 因此一个平面物体必然形成两个像面 因轴上点无像差， 一个平面物体必然形成两个像面。 因此一个平面物体必然形成两个像面。因轴上点无像差，所以这两个 像面必然同时相切于理想像面与光轴的交点上，这样就形成以光轴为 像面必然同时相切于理想像面与光轴的交点上，这样就形成以光轴为 对称轴的两个回转曲面。当系统消除像散以后，这两个曲面重合， 对称轴的两个回转曲面。当系统消除像散以后，这两个曲面重合，但 仍不会和理想像面重合，这种像差称为场曲或像面弯曲。 仍不会和理想像面重合，这种像差称为场曲或像面弯曲。
对于轴上的一点任何通过轴平面均为子午面！ 对于轴上的一点任何通过轴平面均为子午面！
弧矢面：与子午面垂直的平面， 弧矢面：与子午面垂直的平面，一般为包含主光线并
与子午线垂直的平面。 与子午线垂直的平面。
弧午线： 弧午线：在弧矢面内的光线 慧差形成原因
入射光束对于主光线是对称的，系统存在慧差， 入射光束对于主光线是对称个彗星状的弥散 斑
入瞳与出瞳是共轭。 入瞳与出瞳是共轭。
2、孔径角定义： 从轴上物点 向入瞳边缘所引出的光 、孔径角定义： 从轴上物点A向入瞳边缘所引出的光
线的夹角2ｕ 线的夹角 ｕ为物方孔径角 。 从轴上出瞳边缘向像点A’所引出的 从轴上出瞳边缘向像点 ’ 光线的夹角2ｕ 光线的夹角 ｕ’为像方孔径角 。 1、表征实际光学系统的性能的重要参 、 数 2、决定像平面的照度。 、决定像平面的照度。 3、决定系统的分辨本领。 、决定系统的分辨本领。 4、决定成像的质量。 、决定成像的质量。
孔径角意义
由轴外物点发出经过入瞳中心的（ 由轴外物点发出经过入瞳中心的（即孔径光阑中 主光线： 心的）光线。 心的）光线。
B A -u1
-ｕ2
2’ 2
A’
根据共轭的关系， 根据共轭的关系，主光线经过系统以后 一定经过出瞳的中心出射。 一定经过出瞳的中心出射。
常用孔径的表示方法
1、显微镜：常用数值孔径来表示，公式： 显微镜：常用数值孔径来表示，公式：
大视场， 随着视场改变而不同 物象共轭，即会产生形变。 随着视场改变而不同， 大视场，β随着视场改变而不同，物象共轭，即会产生形变。
畸变的校正
垂轴像差， ＝－1， 垂轴像差，当β＝－ ，这种像差可以自动校正 ＝－ 选择合理的光阑位置
实际上， 实际上，景深是远离物平面物点成像不能分 辨的最远距离！ 辨的最远距离！
第六章 像差
从实际的角度， 从实际的角度，光学系统要有一定的视场和孔径或具有一定 宽度的光束成像才有意义。 宽度的光束成像才有意义。
像差： 像差：由于实际光学系统与近轴成像或理想光学系统之
间的差别造成的成像缺陷 由于光学系统本身的物理条件造成的。 由于光学系统本身的物理条件造成的。 单色像差（球差、慧差、像散、场曲、畸变） 单色像差（球差、慧差、像散、场曲、畸变）
2、对理论解像力和像差的影响：根据衍射理论分辨力与 对理论解像力和像差的影响： 相对孔径成正比。 相对孔径成正比。
f' ∆ = 1.22λ D ∆为镜头分辨两物点在底 片上的距离
根据公式可知相对孔径越大，镜头的分辨力越高。 根据公式可知相对孔径越大，镜头的分辨力越高。缩小光 圈可以减少某些像差，使清晰度改善， 圈可以减少某些像差，使清晰度改善，但是过小会出现衍 射现象，所以正确选择光圈。 射现象，所以正确选择光圈。 3、对景深的影响：改变光圈可以使景深随之变化，使不同 对景深的影响：改变光圈可以使景深随之变化， 深度的各物点在感光底片上得到成像。 深度的各物点在感光底片上得到成像。
入窗和出窗
视场光阑被它前面的光组在物空间中所成像称为系统的入射窗
视场光阑被它后面的光组在像空间中所成像称为系统的出射窗 物视场角：在物空间， 物视场角：在物空间，入窗的边缘对入瞳 中心的张角
视场角： 视场角：
像视场角：在像空间， 像视场角：在像空间，出窗的边缘对入瞳 中心的张角
渐晕： 渐晕：由轴外物点发出的充满入瞳的光束中部分光线
慧差定义： 慧差定义：把点物成像成为一个彗星状的弥散斑的
这种像差 利用合适的孔径和视场， 利用合适的孔径和视场，不易 过大
慧差的校正
合理选择玻璃材料， 合理选择玻璃材料，改变球面曲 率半径 采用对称结构
像散、 第三节 像散、场曲和畸变
十”字图案通过像散系统时，在T’和S’ 字图案通过像散系统时， T’和 处十字图案各点的像是不同的， 处十字图案各点的像是不同的，而且不会是水平和垂直线 全部都清楚， 全部都清楚，这种现象就是像散现象
整体弯曲，改变球曲面半径， 整体弯曲，改变球曲面半径，不能完全校正
校正
采用双胶合成和双分离的透镜组。 采用双胶合成和双分离的透镜组。
单个正透镜球差恒为负， 单个正透镜球差恒为负， 单个负透镜球差恒为正 正负胶合在一起为双胶透镜
需要消除
正负胶之间有一定的空气间隔称为分离透镜
慧差
子午面:轴外物点主光线和光轴所构称的平面。 子午面 轴外物点主光线和光轴所构称的平面。 轴外物点主光线和光轴所构称的平面 子午线:子午面内的光线。 子午线 子午面内的光线。 子午面内的光线
像差
色差（位置色差和倍率色差） 色差（位置色差和倍率色差）
第二节球差和慧差 概念：轴上物点成像的像差叫球差
−U 轴外物点成像的像差叫慧差
形成原因
−U
−u
-L
U
u
L’ A’ δ 'L A0’
A
l'
球差值
δ 'L = L'−l '
δ 'L 与孔径角或入射高度有 关 δ 'L p 0，校正不足或欠校正 δ 'L f 0，过校正 δ 'L ＝0，消除了球差
第五章光阑
第一节光阑与作用
实际光学系统是不可能也不必要对无限大的空间成像的。 实际光学系统是不可能也不必要对无限大的空间成像的。也 无限大的空间成像的 就是说实际光学系统只能对物空间中一定范围内的物体成满 意的像。 意的像。
1、光阑的定义 、
在光学系统中能够限制成像光束大小或成像空间范围的元 件。
2、光阑的作用 、
1 = A
f ' D
光圈指数的影响： 光圈指数的影响：
1、对底片上照度的影响;光圈决定了成像光束的光锥角，因 对底片上照度的影响;光圈决定了成像光束的光锥角， 此决定了光能量。 此决定了光能量。
2 底片照度与相对孔径的平方成正比。 底片照度与相对孔径的平方成正比。所以光圈通常 是以为公式的等比数列
如1.0，1.4，2，2.8等照度相差一倍。要想相同的照度， 1.0，1.4， 2.8等照度相差一倍。要想相同的照度， 等照度相差一倍 在其他条件不变，曝光时间相差一倍。 在其他条件不变，曝光时间相差一倍。