絕大多數(shù)實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)的成像是不完善的，像差就是不完善之處的具體表述砚作。像差的種類多窘奏，描述復(fù)雜，我們不僅僅要從像差的幾何意義和表現(xiàn)特點(diǎn)入手葫录，我們還要從像差的理論上深入研究着裹，明確像差的表達(dá)式和計算。
像差理論與計算系列（六）像散和場曲的計算
像散和場曲是兩種互相密切聯(lián)系的像差，所以我們一般都放在一起討論面粮。
軸外點(diǎn)發(fā)出的光束,其主光線不與光學(xué)系統(tǒng)各個表面的對稱軸重合,使出射光束失去對稱少孝。之前一張講過的的彗差,只是表征光束失對稱的一種像差，并且是對寬光束而言的熬苍。除此以外,還有一種描述光束失對稱的像差稍走。
隨著視場的增大,遠(yuǎn)離光軸的物點(diǎn)，即使在沿主光線周圍的細(xì)光束范圍內(nèi),也會明顯地表現(xiàn)出失對稱性質(zhì)柴底。與此細(xì)光束對應(yīng)的波面也非旋轉(zhuǎn)對稱婿脸，而是在不同方向上有不同的曲率。數(shù)學(xué)上可以證明柄驻，一個微小的非軸對稱曲面元狐树，其曲率是隨方向的變化而漸變的,但存在二條曲率分別為最大和最小的相互垂直的主截線。在光學(xué)系統(tǒng)中凿歼，這二條主截線正好與子午方向和孤矢方向相對應(yīng)褪迟。這樣,使得子午細(xì)光束和弧矢細(xì)光束，雖因很細(xì)而能各自會聚于主光線上答憔，但前者的會聚點(diǎn) Bt'（子午像點(diǎn))和后者的會聚點(diǎn) Bs'味赃，（弧矢像點(diǎn)）并不重合。子午光束的會聚度大時虐拓，子午像點(diǎn) Bt'心俗，比弧矢像點(diǎn)Bs'，更靠近系統(tǒng)蓉驹，反之城榛，Bs'更靠近系統(tǒng)。描述子午細(xì)光束和弧矢細(xì)光束會聚點(diǎn)之間位置差異的像差即稱為像散(astigmatism)态兴，以 Bt' 與Bs'之間的沿軸距離度量之狠持，屬于細(xì)光束像差。
上圖是整個非對稱細(xì)光束的聚焦情況瞻润。設(shè)子午光束會聚度大喘垂，即負(fù)像散甜刻。此時，在子午像點(diǎn) Bt'處聚焦成一條垂直于子午平面的短線正勒，稱子午焦線(tangential focal line);在弧矢像點(diǎn) Bs'處聚焦成一條位于子午平面上的鉛垂短線得院，稱弧矢焦線(sagittal focal line),且兩個焦線互相垂直。在兩條短線之間章贞，光束的截面表現(xiàn)為子午焦線→長軸與子午面垂直的橢圓→圓→長軸在子午面上的橢圓→弧矢焦線祥绞。上述這種能在兩個位置聚焦的非對稱細(xì)光束稱為像散光束。
若光學(xué)系統(tǒng)對直線成像鸭限，由于像散蜕径，其像的質(zhì)量將與直線的方向密切相關(guān)。下圖是垂軸平面上三種不同方向的直線被子午光束和弧矢光束成像的情況里覆。情況1是垂直于子午平面的直線丧荐，情況 2 是位于子午平面上的直線，情況 了是既非垂直喧枷、又非位于子午平面的傾斜直線虹统。
子午像點(diǎn) Bt'和孤矢像點(diǎn)Bs'的位置及像散的大小是隨視場而異的，由這些點(diǎn)構(gòu)成的子午像面和弧矢像面成為二個同時相切于高斯像面中心點(diǎn)的曲面隧甚，這就是像面彎曲车荔，簡稱場曲(ficld curvature)。場曲以子午像點(diǎn)和孤矢像點(diǎn)相對于高斯像面的軸向偏離xt’和xs’來度量戚扳，xt’稱子午場曲忧便，xs’稱弧矢場曲。二者之差帽借，以Δx 表示珠增，即
就是同一視場的像散。
為表征光學(xué)系統(tǒng)的像散和像面彎曲的校正情況砍艾，通常以物方視場角為縱坐標(biāo)蒂教、以場曲為橫坐標(biāo)畫出曲線。為此,須對多個視場計算出像面彎曲值脆荷。如下圖是一種照相物鏡的這種曲線凝垛。
必須指出，像面彎曲不光是由像散引起蜓谋，即使像散為零梦皮，像面仍然可以是彎曲的。這是由于之前討論的球面成像的固有特性所致桃焕，這種特性被所謂匹茲凡和所決定剑肯。為得到平的像面,必須對光學(xué)系統(tǒng)同時校正像散和匹茲凡和。顯然观堂，無論是寬光束還是細(xì)光束,都存在子午光線的交點(diǎn)和弧矢光線的交點(diǎn)之間有沿軸距離的現(xiàn)象,并且這兩個交點(diǎn)通常也不在高斯像面上退子。所以寬光束和細(xì)光束都存在像散和像面彎曲岖妄。一般如果不是特別指出的話,通常所說的像散和像面彎曲就是指細(xì)光束的型将。
相關(guān)文獻(xiàn)：《幾何光學(xué) 像差 光學(xué)設(shè)計》（第三版）——李曉彤 岑兆豐
您可以通過我們昊量光電的官方網(wǎng)站www.wjjzl.com了解更多的產(chǎn)品信息寂祥，或直接來電咨詢4006-888-532，我們將竭誠為您服務(wù)七兜。
展示全部 
展示全部
