1、几何光学基础之镜头成像目录v 透镜简介v 透镜成像的误差及补偿v 变焦距镜头一、透镜简介v 透镜是构成光学系统最基本的元件，它具有广泛的成像特征，能满足对物体成像的各种要求。它由两个折射面包围一种透明介质形成。折射面可以是球面（包括平面）和非球面。因球面加工和检验较简单，所以透镜折射面多为球面。v 透镜按照形状不同，分为双凸、平凸、正弯月、双凹、平凹、负弯月。我们常用的镜头就是由这六种基本的透镜构成。二、透镜成像的误差及其补偿 除了平面反射镜之外，任何光学系统成像都是有误差的。这种实际光学系统所成的像和近轴区理想成像的差异既为像差。常见像差有下列几类：v 球差v 几何失真v 色差 v 慧差v
2、像散v 场曲球差为凸透镜孔径较大时，从轴上物点 P发出的单色光束。通过透镜时，由于凸透镜的边缘部分比中心部分弯曲的厉害些，所以通过边缘部分的光线比近轴光线折射的严重，致使边缘部分的光线含聚于焦点 F之前的 F的点，因此在焦点处形成了一个中心亮、边缘模糊的小图盘，而不是很清晰的小亮点，这样的像差称为球差。 色差如图，轴上一点 P发出的光为复色光，由于玻璃对不同波长的光折射率略有不同，因此不同波长的光不能会聚于一点，如图上蓝光因波长较短成像于 QF点，而红光因波长较长成像于 QC点。这样形成的像差称为色差，表现为图像边缘有彩色镶边。几何失真这种失真影响像与物的几何相似性，一般有桶形失真和枕形失真。
3、v 桶形失真这种失真也称正失真，它是由于在物与透镜之间放置了一个光阑而形成的像差。其特点是整个像面的四个角向中心收拢，显得中间向外凸，如图 v 枕形失真这种失真也称负失真，它是固在透镜与像点之间放了一个光阑而形成的像差。其特点是整个像面的四个角向外拉伸，与桶形失真真正相反，如图 其它v 慧差：慧差是轴外物点以宽光束成像时光束失去对称性而形成的像差。它使轴外像点变成彗星状弥散斑，严正破坏了像的清晰度。因此，任何一个具有一定大小孔径的光学系统都必须很好的校正慧差。v 像散：远离主轴的物点发出的立体窄光束形成像散性像差。将垂直于主轴的观察屏沿光轴移动时会发现，像平面所形成的弥散斑的形状随屏位置的不同而不同。v 场曲：对于较大的发光平面，即使消除了像差，其所形成的像还是不能与主轴垂直，而是一个抛物面形的像面，这种现象叫做视场弯曲即场曲。正透镜的像面向着物体弯曲，负透镜的像面背着物体弯曲像差的补偿 v 凹透镜也会产生球差和色差，但其性质与凸透镜形成的像差正好相反。如凹透镜对边缘光线的外折射较大，正好可以补偿凸透镜的球差，如右图 v 又如凹透镜对复色光中的波长较短的光向外折射大，正好补偿凸透镜的色差，如右图 v 因此，只要将凹透镜与凸透镜适当的组合起来，既可以消除像差，又不含改变透镜成像的功能。如下图，为实际使用的双透镜组和胶合双透镜。
