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ZEMAX中场曲和畸变为何在一幅图上?

2021-12-15 09:21| 发布者:Davis| 查看:1350| 评论:0|原作者: 静水流深光学

摘要:Learn about field curvature and distortion in optical systems and how they can impact imaging. Discover the simulation capabilities of ZEMAX and various correction methods for field curvature. Understand the difference between field curvature and distorti

场曲可能大家在实际拍集体照的时候也有过类似经验,当人比较多,排成一排的时候,摄影师会安排大家排成弧形,其实这个原因,细想就会知晓,因为相机视场越大,场曲越大,则像面是一个弯曲的面,摄影师也就是考虑到这一点。当然一些镜头在场曲方面校正的比较好,就不用这样排列了。






场曲又称“像场弯曲”。当光学系统不存在其他像差,只存在场曲的时候,虽然不同视场会聚点都接近艾里斑,成像清晰,但是其会聚点与理论的像点不重合,在光轴方向上不重合,将所有会聚点连接起来则是一个曲面。如果在实际CMOS或者CCD上成像,由于其是平面,成的像,则会是中间清晰,随着视场增大,越往像面边缘,越模糊。这里注意理解一点,就是不是拍的像是弯曲的,而是像有内向外的清晰度是渐变的。

这一点可以用ZEMAX进行模拟,这里做了一个入瞳直径20mm,半视场20°,可见光的单透镜系统,构建系统这里就不细说了,需要微信联系领取,如下图所示:

      可以看出每个视场的汇聚点连接起来,就是一个圆弧状。另外,可以在ZEMAX的分析窗口找到场曲曲线和图像模拟,如下所示。其纵坐标就是视场0-20度,视场越大场曲越大,图像也越不清晰。

      场曲校正的方法:可以通过优化视场光阑的位置来减小场曲。同样可以使用对称结构来有效地减小场曲,如可以在单透镜前面加一个单透镜,设计为对称式透镜组。



畸变图和场曲图在ZEMAX中是一个分析图中 ,总有那么一种迷惑,就是畸变图和场曲图长的差不多,前面有一个帖子《畸变》讲解了畸变,大家可以去详细看看,我们这里从另外一个方面讲解一下,畸变和场曲的区别。

打开ZEMAX自带的广角镜头,如下是畸变分析图和图像模拟结果:

含有畸变的每个视场也都能得到清晰的像,每个视场会聚的点在光轴方向位置是一致的,只是垂轴方向的位置和理论位置有偏差,这就是畸变。从模拟图可以看出,图像整个视场都是清晰的。那么结论就是畸变并不影响光学系统成像的清晰度,只是把实际图像变弯曲了。


ZEMAX中场曲和畸变为何在一幅图上?其实我也不知道,你知道可以给我们留言,谢谢~~~



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