像散和像面弯曲

光学术语

子午细光束像点在主光线上，弧矢细光束像点在主光线和辅轴的交点上，两者之轴向距离为像散。当视场由小变大时，子午细光束像点和弧矢细光束像点会偏离高斯像面。如果把各视场的子午细光束像点或弧矢细光束像点连起来，将会得到弯曲的像面，这就是像面弯曲。

简介

详细解释

它们属于两种像差。离光轴很近的物点以很小孔径，即很细的光束成像时，球差和彗差的影响可以忽略，成像可认为是完善的。但是当物点离开光轴较远，即视场增大时，即使以细光束成像，也不可能会聚于一点。此时，子午细光束的聚焦点和弧矢细光束的聚焦点位于主光线上的不同位置。

就整个细光束而言，在子午焦点处得到的是一垂直于子午平面的短线，称为子午焦线；在弧矢交点处得到的是一垂直于子午焦线，且位于子午平面上的短线，称为弧矢焦线；在其他位置上，光束截面为椭圆弥散斑；在二焦线的中间位置上为一圆形弥散斑，如图1所示。这种结构的光束称为像散光束；这种成像缺陷称为像散。像散的数值以二焦点投影到光轴上的间距Δx表示，即

式中是子午焦点到高斯像面（由高斯光学确定的理想像平面）的距离，是弧矢焦点到高斯像面的距离。如果物平面不在无限远处，和不能称焦点，可改称子午像点和弧矢像点，而问题的性质不变，公式也仍适用。

当光学系统存在较大的像散时，像面一般也很弯曲，只有当子午和弧矢像面处于高斯像面二侧时，可勉强认为是平像面光学系统。但因像系由弥散圆形成，是模糊不清的。

当光学系统的像散校正得很好并且用细光束成像时，物平面上各点都有一个清晰的像点，但它们往往仍处于一个弯曲的像面上，在用平面来接收时仍不能同时清晰。通常把消像散时的清晰像面称为珀兹伐曲面，其弯曲程度称为珀兹伐弯曲。

所以，只有同时校正好像散和珀兹伐弯曲，才能使大的物平面用细光束成像时有一个平的清晰像面。若同时校正好宽光束的球差和彗差，则可获得大孔径大视场时的清晰像平面。

一般而论，透镜的像散随孔径光阑位置而异，并随透镜形状的不同而异,但当孔径光阑与薄透镜重合时,只要焦距不变，像散即为常值，与形状无关。消像散系统一般由正、负透镜适当组合而成。珀兹伐弯曲也只有用正、负光焦度分离的方法才能校正。

像散

定义

由位于主轴外的某一轴外物点，向光学系统发出的细单色圆锥形光束，经该光学系列折射后，不能结成一个清晰像点，而只能结成一弥散光斑。

即使在消除了球差和彗差的光学系统中，远离光轴的物点发出的细光束，经折射后仍不能成一个理想像点。单心光束经折射后成为像散光束，在近轴光线成像的像平面上可接收到椭圆形光斑。当接收屏向光学系统逐渐移近时，像斑由长椭圆变为在子午面内的竖线，称为弧矢焦线，而后变为圆斑，称为明晰圆，进而变为扁椭圆，又变为垂直于子午面的横线，称为子午焦线。通常用弧矢焦线和子午焦线在主轴上的投影距离表示像散的大小。

像散形成过程

用图4来表示：

性质

（1）如果光学镜头在加工和装调时没有偏心，又没有倾斜放置的平板玻璃或棱镜，那么轴上点成像是不会有像散的。因此说，像散是轴外点的像差。当物点离外光轴逐渐远时，那么像散也将逐惭增加。

（2）像散为零时，子午细光束像点和弧矢细光束像点重合，但不与高斯像面重合，所以像面弯曲仍然存在，这种像面弯曲叫匹兹瓦尔弯曲。

像面弯曲

当视场由小变大时，子午细光束像点和弧矢细光束像点会偏离高斯像面。如果把各视场的子午细光束像点或弧矢细光束像点连起来，将会得到弯曲的像面，这就是像面弯曲。

像散与场曲既有区别也有联系，有像散必然有场曲，但场曲存在时不一定有像散。像散值和像面弯曲值都是对某一视场而言的。

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