透鏡的像差

 

  CCD 攝影機所拍攝的物體是否能顯現出清晰的影像,則與攝影機透鏡系統及攝影時的環境都有密切的關係。例如當攝影取景範圍外的強烈光線在鏡頭或攝影機內部產生反射作用時,攝影機所拍攝的影像就會出現光斑,而導致影像的暗部出現一些模糊的光影。至於攝影機透鏡系統的像差問題那就複雜的多。

  由上面幾何光學的討論可看出, 只是一個近似值,亦即我們的討論是建立在這些光線為近軸之場合上,所以才能假設 sinq =q ,但事實上 sinq =q - q /3! + q /5! -…..”- q /3! + q /5! -…..”這些項即是造成透鏡像差的主因,因此當我們考慮 q /3! 這一項時,就可定義這時所產生的透鏡像差為三階 (three order) 像差,又稱為賽德 (Sidel) 三階像差。

  透鏡的像差,可由相位函數著手探討。波前像差定義為,在透鏡平面上的真實波前和高斯參考波前的相位差,由此可找出三階像差,並將直角座標轉換為極座標表示,可得賽德三階像差為:

1.球面像差 (Spherical Aberration),簡寫為 S1

2.慧差 (Coma),簡寫為 S2

3.像散 (Astigmatism),簡寫為 S3

4.場曲 (Curvature of Field),簡寫為 S4

5.畸 (Distortion),簡寫為 S5

有時又可將這五個賽德三階像差加上縱向色差 (簡寫為S6) 與橫向色差 (簡寫為S7) 兩種色差,一般我們討論透鏡像差都是針對這七項來加以研究。

 

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