像差理论——色差

像差理论——色差

    大多数情况下，物体都以复色光（例如白光）成像，白光包含了各种不同波长的单色光，光学材料对不同波长的谱线有不同的折射率。第三章给出的透镜计算表明，透镜的焦距取决于两表面的曲率半径和材料的折射率，当半径确定后，焦距随折射率而变化。当白光经过光学系统时，系统对不同波长有不同的焦距，各谱线将形成各自的像点，导致一个物点对应有许许多多不同波长的像点位置和放大率，这种成像的色差异我们统称为色差。 
    色差是描述两种波长成像点的差异，对任意两个波长谱线都可以计算色差，但一般情况下，都是根据接收器光谱响应范围的来选择计算色差的光谱谱线。如果接收器用于可见光（例如以人眼或普通感光材料作为接收器），通常选择可见光谱范围的两端谱线中的F光（紫光）和C光（红光）来计算色差，用它们之间的像点差异来表示白光光学系统的色差。色差的几何描述有两种：描述两种波长像点位置差异的称位置色差或轴向色差，通常对轴上点计算；描述两种波长像点高度（或放大率）差异的称倍率色差或垂轴色差，通常对轴外点计算。 

    与不同的孔径有不同的球差相对应，不同的孔径

也有不同的位置色差。为了了解光学系统的位置色差状况，与计算球差一样，取若干个孔径系数，对F光和C光分别进行光路计算，求得它们各个孔径时的像方截距，按图6-33在同一个坐标系中，作出各自的球差曲线，同时绘出主色光（D光）的球差曲线，这样作出的像差曲线可以同时直观地反映出几种像差：

①各单色光的球差随孔径的变化；

②位置色差随孔径的变化；

③球差随色光的变化（色球差）；

④二级光谱。 

    图6-36描述了轴外物点发出的白光成像后以不同的颜色成像于像平面的情形。光学系统在不同的视场有不同的倍率色差。倍率色差的存在，使像的边缘呈现色彩，影响成像的清晰度，在大视场情况下尤为严重，必须进行校正。