畸变

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。

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

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。

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。

畸变种类

通常来说畸变分为两种：桶形畸变和枕形畸变。

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（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。