赛德尔(数学家)的个人简介
赛德尔(Van Seidel ),德国数学家。1856年德国的赛德尔,分析出五种镜头像差源之于单一色(单一波长)。此称为赛德尔五像差。
球面像差
[spherical aberration]
以镜头是球面构成的观点而言,这是一种无可避免的像差。当平行的光线由镜片的边缘通过时,它的焦点位置比较靠近镜片,而由镜片的中央通过的光线,它的焦点位置则较远离镜片(这种沿着光轴的焦点错开的量,称为纵向球面像差)。口径愈大的镜头,这种倾向愈明显。受到球面像差影响的点像(point image),近轴光线的影像,其边缘彷佛被周围来的光斑(flare,又称为halo光晕,它的半径称为横向球面像差)所包围。因此由画面中央到周围都受到影响,整体好象蒙上一层纱似的,变成缺少鲜锐度的灰蒙影像。对于球面镜片的球面像差进行矫正,是件非常困难的工程。通常是以某一个入射距(从光轴起算的距离)的光线为基准,然后使用凸、凹两枚镜片予以适当的组合来完成,可是,只要是使用球面镜片,某种程度的球面像差就无法获得很大的改善。不过,彻底消除大口径镜头全开状态的球面像差,除了采用非球面镜片之外别无他法。
彗星像差
[coma/comatic aberration]
球面像差矫正过的镜头,在它的画面周边最常见的象。当光轴外的光线斜向射入镜头后,在面上无法聚集成一点,向画面中心或相反方向形成拖着尾巴的一种像差。拖着尾巴的样好象慧星(扫把星),所以叫做慧星像差,,这种松蒙现象称为慧星光斑(comatic flare)。即使是可以在光轴上,将点成像成点的镜头,从离轴的点过来,通过镜头边缘的光线,和通过镜头中心的主光线相比,有着不一样的折射时,也容易产生这种像差。主光线的倾斜度愈大,慧星像差愈明显,周边的反差也愈降低,不过,缩小光圈仍然可以获得某种程度的改善。受到这种像差影响的松蒙影像,呈现渗开的污染状,令人感到不快。针对某一种特定距离的被摄体,同时消除球面像差和慧星像差的叫做消球差(aplanatism),而可矫正此二像差的镜头叫做消球差镜头(aplanat)。
像散现象
[astigmatism]
经过球面像差和慧星像差矫正的镜头,在光轴上亦即画面中心,可以将点成像成点画像,可是,离轴区的点却不成点,而变成椭圆形或线状。这种像差即为像散现象。为了能详细地在周边部观察这种现象,将焦点慢慢错开,放射状延长的线一直到焦点的第一位置,和同心圆的线一直到清晰的焦点的第二位置(这两个焦点位置的距离,称为像散差距)都可以确认出来。换言之,子午(meridonal)像面的光线和弧矢(sagittal)像面的光束并无等价条件,所以两者的光线不能同时成为一点。子午像面的焦点在最佳位置时,弧矢像面的光线就结成线状(同心圆方向/子午焦线),反之,弧矢像面的焦点在最佳置时,子午线面的光线也结成线状(放射状方向/弧矢焦线)。
畸变
[distortion]
畸变指物体通过镜头成像时,实际像面与理想像面见产生的形变。或者说物体成像后,物体的像并非实际物体的等比缩放,由于局部放大率不等而是物体的像产生变形。
对角线向外延长的变形(正)叫做枕形(pincushion) 畸变,向内缩短的变形(负)叫做桶形(barrel)畸变。虽然罕见,也有两者同时存在的复合形畸变,出现在超广角镜头上。镜头组合构成上,镜片对称的分置光圈两侧,畸变比较少;非对称构成的镜片,则经常发生。另外,变焦镜头的畸变在广角区为桶形,望远区为枕形(因变焦的不同,歪曲像差的特性稍微不同)。采用非球面镜片的变焦镜头,由于非球面镜片有消除歪曲像差的功能,矫正效果相当良好。再者畸变是通过镜头中心的主光线异常折射所引起的,因此不论如何缩小光圈,都不能获得改善。
像面弯曲
[curvature of field]
焦点对在平面物体时,像面并没有结成平面,像碗状一样形成内凹的一种现象。因此,当焦点对在画面中心时,四周趋清晰,反之,焦点对在四周时中心就变模糊。像面弯曲主要随着像散现象的矫正方法而改变,由于像面会出现在子午像面和孤矢像面之间,因此,像散现象矫正得愈好,像面弯曲现象就愈少。由于缩小光圈无法矫正像面弯曲,因此设计上,一般都是改变各种单镜片的开头或者选择光圈的位置上下功夫。像散现象和像面弯曲需要同时矫正时,不可少的条件之一的就是匹兹万条件(Petzvalu2019s condition/1843年)。这个条件就是,将镜头使用的单镜片数,加在各单镜片的折射率乘以焦点距离的积的倒数上,它的和最好等于零,这个和叫做[匹兹万和数](Petzvalu2019s Sum)