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彗差

光学系统的成像误差

由位于主轴外的某一轴外物点，向光学系统发出的单色圆锥形光束，经该光学系统折射后，若在理想平面处不能结成清晰点，而是结成拖着明亮尾巴的彗星形光斑，则此光学系统的成像误差称为彗差。

简介
由位于主轴外的某一轴外物点，向光学系统发出的单色圆锥形光束，经该光学系统折射后，若在理想平面处不能结成清晰点，而是结成拖着明亮尾巴的彗星形光斑，则此光学系统的成像误差称为彗差。
简而言之，彗差是轴外物点发出宽光束通过光学系统后，并不会聚一点，相对于主光线而是呈彗星状图形的一种失对称的像差。
距离主光线像点越远，形成的圆斑直径越大。
这些圆斑相互叠加的结果就形成了带有彗星形状的光斑。
光斑的头部（尖端）较亮，至尾部亮度逐渐减弱，称为彗星像差，简称彗差。
分类
（1）子午彗差
子午彗差指对子午光线度量的彗差。
子午光线对交点离开主光线的垂直距离用来表示此光线对交点偏离主光线的程度。
（2）弧矢彗差
弧矢彗差指对弧矢光线度量的彗差。
弧矢光线对交点离开主光线的垂直距离用来表示此光线对交点偏离主光线的程度。
彗差的形状
彗差的形状有两种：
（1）彗星像斑的尖端指向视场中心的称为正彗差；
（2）彗星像斑的尖端指向视场边缘的称为负彗差；
由于彗差没有对称轴只能垂直度量，所以它是垂轴像差的一种。
彗差对成像的影响
（1）像的清晰度，使成像的质量降低；
（2）彗差对于大孔径系统和望远系统影响较大；
（3）彗差的大小与光束宽度、物体的大小、光阑位置、光组内部结构（折射率、曲率、孔径）有关；
（4）对于某些小视场大孔径的系统（如显微镜），常用“正弦差”来描述小视场的彗差特性；
（5）正弦差等于彗差与像高的比值，用符号表示：
相关概念
像散
由于发光物点不在光学系统的光轴上，它所发出的光束与光轴有一倾斜角。该光束经透镜折射后，其子午细光束与弧矢细光束的汇聚点不在一个点上。即光束不能聚焦于一点，成像不清晰，故产生像散。
像散也是影响清晰度的轴外点单色像差。当视场很大时，边缘上的物点离光轴远，光束倾斜大，经光学系统后则引起像散。像散使原来的物点在成像后变成两个分离并且相互垂直的短线，在理想像平面上综合后，形成一个椭圆形的斑点。像散是通过复杂的透镜组合来消除。
从原理上来说，简而言之，就是子午像点和弧矢像点不重合。造成不同轴向位置成像不同。像散与光学系统的仅与视场有关。视场越大，像散现象越明显。若是发光点在齐明点或是球心位置，无像散。
场曲
场曲又称“像场弯曲”。当透镜存在场曲时，整个光束的交点不与理想像点重合，虽然在每个特定点都能得到清晰的像点，但整个像平面则是一个曲面。这样在镜检时不能同时看清整个像面，给观察和照相造成困难。
球差
球差是由于电磁透镜中心区域和边缘区域对电磁波会聚能力不同而造成的。远轴电磁波通过透镜时被折射得比近轴电磁波要厉害得多，因而由同一物点散射的电磁波经过透镜后不交在一点上，而是在透镜相平面上变成了一个漫射圆斑。球差是限制透镜分辨本领最主要的因素。
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