畸变

2022年4月13日光学2921阅读模式

畸变是光学常见基本像差之一,畸变是指光学系统对物体所成的像相对于物体本身而言的失真程度,光学畸变是指光学理论上计算所得到的变形度。

畸变作为光学系统中经常提到的一个参数,是限制光学量测准确性的重要因素之一。它是光学系统对物体所成的像相对于物体本身而言的失真程度,只引起像的变形,对像的清晰度并无影响。

畸变

通俗的讲,就是物体上的直线经过透镜成像后,变成弯曲的现像。畸变是由于透镜的放大率随光束和主轴间所成角度改变而引起。光线离主轴越远,畸变越大,但是若与主轴正交并通过主轴,则不发生畸变。放大率随入射角度增加而增大时称正畸变。(即枕形畸变)。放大率随入射角度增加而减小时负畸变(即桶形畸变)。畸变不影响成像清晰度,但图像会变形失真,影响观察效果。

对于理想光学系统,在一对共轭的物像平面上,放大率是常数。但是对于实际的光学系统,仅当视场较小时具有这一性质,而当视场较大或很大时,像的放大率就要随视场而异,这样就会使像相对于物体失去相似性。这种使像变形的成像缺陷称为畸变。

畸变定义为实际像高与理想像高差,而在实际应用中经常将其与理想像高之比的百分数来表示畸变,称为相对畸变,即

畸变

有畸变的光学系统,若对等间距的同心圆物面成像,其像将是非等间距的同心圆。当系统具有正畸变时,实际像高随视场的增大比理想像高增大得快,即放大倍率随视场的增大而增大,则同心圆的间距自内向外逐渐增大;反之,当为负畸变时,圆的间距自内向外逐渐减小。对于普通的光学镜头,只要感觉不出它所成像的变形,这种成像缺陷就可忽略;但是对于某些要利用像来测定物体大小尺寸的应用,畸变的影响就非常重要了,它直接影响测量精度。

畸变

左图为双远心镜头拍摄的畸变测试图,完全无径向畸变或梯形畸变;中图为明显径向畸变;右图为明显梯形畸变。

普通工业镜头的畸变一般在1%~2%,这样的畸变通常会影响检测精度(例如实际长度为100mm的物体,使用这种镜头测得的尺寸可能是101mm~102mm;而我们BTOS远心光学的双远心镜头,畸变一般都小于0.1%,畸变系数为普通镜头的1/20,大大提高了检测精度和稳定性,达到了目前最高标准光学测试仪器的测量极限。

分类:

畸变种类

畸变种类

通常来说畸变分为两种:桶形畸变和枕形畸变。

桶型畸变

桶形畸变(Barrel Distortion)又称桶形失真,是指光学系统引起的成像画面呈桶形膨胀状的失真现象。桶形畸变在摄影镜头成像尤其是广角镜头成像时较为常见。使人变矮胖的哈哈镜成像是桶型畸变的一个比较形象的例子。

枕形畸变

枕形畸变(Pincushion Distortion)又称枕形失真,它是指光学系统引起的成像画面向中间“收缩”的现象。枕形畸变在长焦镜头成像时较为常见。使人变瘦高的哈哈镜成像属于枕型畸变。

  • 本站文章来自网友投稿、本站原创以及互联网统一发布,部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺,请读者仅作参考。