畸變
在几何光学中，畸变（）是光学系统的横向放大率随物点光束的主光线和主光轴间所成的夹角而变，致使像的几何形状与物不能严格相似的现象。畸变成像偏離（直線在投影後仍維持直線的投影），属于一种像差，即在像场中横向放大率随着离光轴的距离改变而改变的一种像差。 当横向放大率随夹角增加而增大时，所产生的畸变称为正畸变（positive distortion）或称枕形畸变 （pillow distortion），反之为负畸变（negative disto…
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球面像差
球面像差（，SA）又称球差，属于光学系统中的一种像差，其产生是从主光轴上的一个物点发出的光束，经光学系统后不相交于一点，而是在理想像平面上形成一个弥散的状如圆像光斑，近轴光线交于较远处，而边缘光线交于较近处；与彗差的产生是因轴外物点发出的宽光束有别。 球面像差一般發生在經過透鏡折射或面鏡反射的光線，接近中心與靠近邊緣的光線不能將影像聚集在一個點上。這在望遠鏡和其他的光學儀器上都是一個缺點。這是因為透镜和面鏡必须满足所需的形狀，否则不能聚…
色差
色散（，简称CA）是指光学上透镜无法将各种波长的色光都聚焦在同一点上的现象。它的产生是因为透镜对不同波长的色光有不同的折射率（色散现象）。对於波长较长的色光，透镜的折射率较低。在成像上，色散表现为高光区与低光区交界上呈现出带有颜色的“边缘”，这是由于透镜的焦距与折射率有关，从而光谱上的每一种颜色无法聚焦在光轴上的同一点。色散可以是纵向的，由于不同波长的色光的焦距各不相同，从而它们各自聚焦在距离透镜远近不同的点上；色散也可以是横向或平行排…
薄透鏡
薄透鏡，在光學中，是指透鏡的厚度（穿過光軸的兩個鏡子表面的距離）與焦距的長度比較時，可以被忽略不計的透鏡。厚度不能被忽略的透鏡稱為厚透鏡。 薄透镜成像公式的推导 薄透镜有两个球面组成，第一曲面的曲率半径=R_1，第二球面的曲率半径=R_2；在第一球面面左边的介质（空气）的折射系数=N_1=1，透镜材料的折射系数=N_2，透镜右边介质（空气）的折射系数=N_3=1。物距=-L_1，像距=L_3。 根据球面折射的近轴近似， 第一球面服从下列…
阿贝正弦条件
阿贝正弦条件（），也称阿贝正弦律成像原理，是德国物理学家恩斯特·阿贝在1873年发表的光学镜头设计的重要成像关系式。 阿贝首先得出阿贝公式： :hN\sin U = h'N'\sin U' 其中 N 是 球形曲面物场介质的折射率。 N' 是球形曲面像场介质的折射率 U 是入射光线和光轴的夹角. U' 是出射光线和光轴的夹角 h 是物体的高度。 h' 是成像的高度。 当 U 和 U' 角度小的时候, 上列阿贝公式简化为: :hN U = …
库克三分离物镜
库克三分离物镜（）是1893年英国一家望远镜厂库克父子公司的光学设计师哈咯得·丹尼斯·泰勒（Harold Dennis Taylor）设计的。丹尼斯·泰勒的基本设想是：把同等度数的单凸透镜和单凹透镜紧靠一起，结果自然度数为零，像场弯曲也是零。但是镜头的像场弯曲和镜片之间的距离无关，因此把这两片原来紧靠一起的同等度数的单凸透镜和单凹透镜拉开距离，场弯曲仍旧是零，但是总体度数不再是零，而是正数。但是这样不对称的镜头自然像差很大，于是他把其中…
彗形像差
彗形像差（）又稱彗差（coma），是類似彗星形狀的成像變形，屬於光學系統中的一種像差，其产生是轴外物点发出的宽光束经过光学系统后，不能相交于一点，而是在理想像平面上形成状如彗星的亮斑；与球差的产生是光轴上的物点发出的光束有别。 彗形像差是一些透鏡固有的或是光學設計造成的缺點，導致離開光軸的點光源，例如恆星，產生變形。特別是彗形像差被定義為偏離入射光孔的放大變異。在折射或繞射的光學系統，特別是在寬光譜範圍的影像中，彗形像差是波長的函數。 …
像散
像散（astigmatism）是一种因为大倾角的窄光束所带来的的单色像差，属于5种初阶像差之一，其定义为在轴外物点沿主光线的细光束锥中，子午面上的子午光束在主轴上的会聚点与弧矢面上的弧矢光束在主轴上的会聚点之间发生位置差异的现象。眼科视光学中，屈光不正造成的像散，汉语另称散光，英语为 ophthalmic astigmatism 或 astigmatism。 像散通常用于描述透镜的像差，其产生是由于非轴对称性或由光學系統缺陷所引起，在兩…
光路计算
光路计算是二十世纪就已经开始出现的光学镜头设计中的古老技术。几何光路计算用于描述光线通过镜头系统或者光学仪器时的传输特性，并建立系统的成像属性模型。这用于建造前优化光学仪器的设计，例如减少色像差或者其它的光学像差。光线跟踪也用于计算光学系统中的光程差，光程差用于计算光学波前，而光学波前用于计算系统的衍射作用，例如点扩展函数、调制传递函数以及 Strehl ratio。光线跟踪不仅用于摄影领域的镜头设计，也可以用于微波设计甚至是无线电系统…
普拉纳结构
普拉纳结构（planar）是一種鏡頭的結構，由保罗·儒道夫博士于1896年在蔡司公司设计。普拉纳结构实际上是一种改良的双高斯结构，它為日後的大光圈雙高斯設計開啟先河、提供无像散的像场且能对球面像差做高度矫正的设计。 起源 1896年，蔡司公司的保罗·鲁道夫博士通过将对称双高斯结构中的新月形负镜加厚，并且将加厚的负镜分为两块独立的薄型负镜再组合，由原先的4组4片镜片变为4组6片镜片，从而设计出了普拉纳结构，有效的改善了之前的双高斯结构镜头…
球面折射
球面折射的规律是多数光学镜头设计中的基本规律，因为许多复杂的光学镜头，都由一系列球面组成的。 图中PA 是一个球面，球心为O，半径为r。光轴为AOBC 入射光线在P点与球面相交，入射线与球面的垂直线交角为i1，入射线的延长线与光轴相交于C，交角为U1； 折射线与光轴相交于B点，交角为U2。 AC=L1，AB=L2 在球面左边介质的折射系数=N1，在球面右边的介质的折射系数=N2 在入射线、垂直线、光轴形成的三角形OPC中，根據正弦定理 …
佩兹瓦尔像场弯曲
像场弯曲，简称场曲，是因镜片缺陷，使垂直于主光轴的物平面上发出的光经透镜成像后，清晰的最佳实像面不是平面而是一个曲面的一种像差。1839年匈牙利物理学家最先从物理学角度阐明像场弯曲的原理，为纪念他，像场弯曲也称为佩兹瓦尔像场弯曲。 佩兹瓦尔曲面与佩兹瓦尔和 像场弯曲起源于透镜成像的基本规律，对于同一透镜，距离远的物体成像近，反之，距离近的物体，成像远。如图 平面AB的A点离镜头近成像与A'点；平面AB中的B点，由于离透镜比A点远，因此，…