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科普:簡單了解下投影透鏡的色差、球差及慧差

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發(fā)表于 2019-9-3 17:05 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式 | 來自河北
透鏡是投影儀成像的重要光學(xué)部件,透鏡鏡片的質(zhì)量及材質(zhì)、鏡片的組合是否合理都會(huì)影響成像的質(zhì)量。今天和大家一起來說說影響透鏡成像質(zhì)量高低的三大像差。

一、色差:

我們都知道,光學(xué)中最基本的高斯成像公式:1/u+1/v=1/f(u:物距, v:像距, f: 焦距),即物距的倒數(shù)加上像距的倒數(shù)等于焦距的倒數(shù),這個(gè)公式告訴我們:當(dāng)透鏡對(duì)一物體成像時(shí),由于各種色光對(duì)應(yīng)的焦距f值不同,所以各色光所成的像位置就不同。按色光的波長由短到長,它們的像點(diǎn)離開透鏡由近到遠(yuǎn)地排列在光軸上,這種現(xiàn)象就是位置色差。如下圖所示(示意圖有點(diǎn)夸張,只為表達(dá)一下其中道理,讓大家能快速明白其原理):
科普:簡單了解下投影透鏡的色差、球差及慧差

簡單的講:色差指由白色物體向光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出一束白光,經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)折射后,各色光不能會(huì)聚于一點(diǎn)上,而形成一彩色像斑,稱為色差。色差產(chǎn)生的原因是同一光學(xué)玻璃對(duì)不同波長的光線的折射率不同,短波光折射率大,長波光折射率小,從而導(dǎo)致各色光所成的像位置不同。

消除色差的方法:通過透鏡組合,在玻璃給定的條件下,通過適當(dāng)?shù)胤峙鋬赏哥R光焦度的方法,可消色差。

二、球差:

球差是軸上點(diǎn)的單色相差,是由于透鏡的球形表面造成的。球差造成的結(jié)果是,一個(gè)點(diǎn)成像后,不再是個(gè)亮點(diǎn),而是一個(gè)中間亮 邊緣逐漸模糊的亮斑。從而影響成像質(zhì)量。

科普:簡單了解下投影透鏡的色差、球差及慧差

消除球差的方法:使用凸、凹透鏡組合。

三、慧差:

慧差屬軸外點(diǎn)的單色相差。軸外物點(diǎn)以大孔徑光束成像時(shí),發(fā)出的光束通過透鏡后,不再相交一點(diǎn),圓形光點(diǎn)在經(jīng)過鏡片折射后,擴(kuò)散成豆點(diǎn)狀光斑形狀,形如慧星,故稱慧差。
科普:簡單了解下投影透鏡的色差、球差及慧差

消除方法:可通過改變鏡面的曲率半徑或采用對(duì)稱光學(xué)結(jié)構(gòu)來消除慧差。以不同曲率的鏡片進(jìn)行替代,可明顯改善成像慧差!


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