大多數(shù)
光學(xué)透鏡都具有球面,因為它們可以最容易地以高光學(xué)質(zhì)量制造。然而,這種表面形狀對于
成像來說并不理想。鏡片的外部部分彎曲得太厲害。當(dāng)考慮球透鏡時,這一點最為明顯。圖 1 展示了直徑為 10 mm、折射率為 1.515的球透鏡(N-BK7玻璃,
波長為 633 nm)的情況,該透鏡用于聚焦平行入射光。外部入射
光線比近軸光線更快地穿過光軸。
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W[E< 圖1:用球透鏡聚焦光。雖然近軸光線具有灰色垂直線所示的焦點位置,但外部光線的折射更強(qiáng)烈。因此,此類鏡頭在成像時會產(chǎn)生較強(qiáng)的球差。
Pm#B'N#*N| 圖2:用球透鏡聚焦發(fā)散光。
dxUq5`#G, !gW$A-XD 當(dāng)使用具有球面的透鏡進(jìn)行成像應(yīng)用時,所解釋的效應(yīng)會導(dǎo)致所謂的球面像差,從而嚴(yán)重降低圖像質(zhì)量。同樣,使用球面透鏡聚焦或準(zhǔn)直,
激光束會導(dǎo)致光束畸變。
vA;ml$ 在許多情況下,像差效應(yīng)遠(yuǎn)沒有上面所示的球透鏡那么嚴(yán)重,因為所涉及的曲率并不那么強(qiáng)。
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\YL(j_e 1sGkbfh{t 平板的球面像差
LN" bGe `-qSvjX 球面像差的問題可以推廣到與相位變化的非理想徑向相關(guān)性相關(guān)的所有像差。當(dāng)發(fā)散或會聚的光穿過平面平行板時,即使對于平面表面也可能發(fā)生這種情況。這主要是因為折射包含正弦函數(shù)而不是正切函數(shù),這是避免球面像差所必需的。
Ga+\b>C 圖3顯示了一個示例案例。
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圖3:當(dāng)會聚光線穿過平板時,它們不再在一個共同的焦點相遇。
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