光學領域當中球麵鏡片與非球麵鏡片其實並不是科學的概念,也沒有標準的定義,而在一些比較專業的光學教材中,經常提到的透鏡,通常是指兩個表麵為球麵一部分的薄透鏡,或者一個表麵是球麵,另一個表麵是平麵的薄透鏡。
本文中提到的“非球麵鏡片”就是指透鏡的內表麵和外表麵都不是球麵的一部分,通常這種透鏡的表麵都是十分複雜的曲麵,有較高的設計和加工難度。
讀書時我們都學過透鏡(指球麵透鏡)的de成cheng像xiang規gui律lv。當dang平ping行xing光guang穿chuan過guo凸tu透tou鏡jing時shi,光guang線xian會hui恰qia好hao會hui聚ju到dao凹ao透tou鏡jing後hou的de焦jiao點dian上shang。當dang平ping行xing光guang穿chuan過guo凹ao透tou鏡jing,使shi光guang線xian會hui發fa散san,且qie發fa散san後hou各ge光guang線xian的de反fan向xiang延yan長chang線xian會hui恰qia好hao彙hui聚ju到dao凹ao透tou鏡jing前qian的de焦jiao點dian上shang。
像差是指受非近軸光的影響,透鏡組成的光學係統無法完美成像的現象,具體包括球差、彗差、色差、像場不平等。其中,球差與彗差是影響眼鏡性能的主要因素。
dangjinzhouguangpingxingguangrushehou,huiwanmeidijiaoyuyidian,zhegedianchengweigaitoujingdejiaodian。raner,dangjuliguangzhoubijiaoyuandefeijinzhouguangrusheshi,tamenfenbiexiangjiaozailejiaodiandeqianhou,wufahuijuzaitongyigedianshang。
zhejiuyiweizhedangwomenyongqiumiantoujingchengxianghuojiaozhengshilishi,wufazuizhonghuodeyigeqingxidetuxiang,wulunzenmetiaozheng,tuxiangdouhuicunzaihuoduohuoshaodemohu,zhebianshiqiucha。彗差與球差類似,同樣是平行光入射球麵透鏡後無法完美會聚在一點的現象,不過這裏的平行光指的是不與光軸平行的平行光,也就是斜著入射的平行光。
對dui於yu球qiu麵mian透tou鏡jing而er言yan,從cong不bu同tong位wei置zhi射she入ru透tou鏡jing的de平ping行xing光guang最zui終zhong會hui聚ju到dao了le不bu同tong的de位wei置zhi,離li光guang軸zhou較jiao近jin的de光guang線xian基ji本ben上shang可ke以yi會hui聚ju在zai一yi塊kuai較jiao小xiao的de區qu域yu,幾ji乎hu可ke以yi看kan作zuo一yi個ge點dian,離li光guang軸zhou較jiao遠yuan的de光guang線xian則ze會hui聚ju在zai別bie處chu。
最後,穿過透鏡的光線會在光屏上形成一個帶有尖狀突起的光斑,類似彗星的形狀,“彗差”也因此而得名。
相機內的光學係統也是由一係列透鏡組成,如果相機中選用的是球麵鏡,光路設計也存在缺陷的話,相機在拍攝時就會產生彗差現象。
好(hao)消(xiao)息(xi)是(shi),人(ren)們(men)並(bing)不(bu)是(shi)拿(na)這(zhe)些(xie)像(xiang)差(cha)沒(mei)有(you)辦(ban)法(fa),通(tong)過(guo)巧(qiao)妙(miao)設(she)計(ji)透(tou)鏡(jing)前(qian)後(hou)兩(liang)個(ge)表(biao)麵(mian)的(de)形(xing)狀(zhuang),就(jiu)可(ke)以(yi)很(hen)好(hao)地(di)調(tiao)控(kong)光(guang)路(lu),使(shi)大(da)部(bu)分(fen)非(fei)近(jin)軸(zhou)光(guang)線(xian)也(ye)能(neng)滿(man)足(zu)透(tou)鏡(jing)的(de)成(cheng)像(xiang)規(gui)律(lv)。
另外,采用光學性能更好的材料也有助於減小像差。
非球麵鏡可以減小球差
當(dang)下(xia),隨(sui)著(zhe)技(ji)術(shu)的(de)成(cheng)熟(shu)與(yu)市(shi)場(chang)的(de)開(kai)拓(tuo),非(fei)球(qiu)麵(mian)鏡(jing)片(pian)的(de)成(cheng)本(ben)已(yi)經(jing)降(jiang)到(dao)很(hen)低(di),並(bing)且(qie)大(da)有(you)取(qu)代(dai)球(qiu)麵(mian)鏡(jing)片(pian)之(zhi)勢(shi),日(ri)常(chang)生(sheng)活(huo)中(zhong)幾(ji)乎(hu)見(jian)不(bu)到(dao)有(you)人(ren)佩(pei)戴(dai)球(qiu)麵(mian)眼(yan)鏡(jing)了(le)。
不過,像差包含了許多不同的種類,而且減小不同像差的難度也不同,非球麵鏡也僅僅是在球差、彗差、畸變等低階像差上有顯著的削弱效果。然而,對於眼鏡來說,這種修正已經綽綽有餘了。
對於相機、顯微鏡、大型望遠鏡等專業的光學設備,僅僅使用非球麵透鏡可能依然無法滿足需求,這是就需要一套精細的光學係統來修正像差。
光學係統其實就是一係列不同種類透鏡的組合,通過增加透鏡數量可以逐級地對非近軸光進行處理。