几何像差像散和像面弯曲讲解.pptx

几何像差像散和像面弯曲主讲人：夏锦涛

知识目标掌握像散内容掌握像面弯曲内容能力目标思政目标了解像面弯曲成像的现象具有工匠精神学习目标

物体子午面焦线弧矢面焦线B当轴外物点B发出的光束通过一个很小的入瞳投射到折射球面上时，由于此斜向细光束的子午面和弧矢面相对折射球面的位置不同，使得子午和弧矢两个面在球面上的截线曲率也不同，而且，刚好是一个最大，另一个最小，从而，使得子午和弧矢两个方向的光束在主光线上的不同位置分别产生两条互相垂直的前、后焦线，分别称为子午焦线T’和弧矢焦线S’。图1像散（1）像散

像散图2像散（2）两焦线之间的成像是一系列不同的折射面弥散斑，即从子午焦线开始，先出现长轴与子午面垂直的椭圆，至中间位置变为小弥散圆，往后变成长轴在子午面上的椭圆，再往后又再次聚焦为弧矢焦线，在两焦线之外，均成像为椭圆弥散斑。子午焦线和弧矢焦线与主光线的交点BT’和BS’分别称为子午像点和弧矢像点。这种子午像点与弧矢像点之间的沿轴位置差异，称为像散(astigmaticdifference)，用符号XT’S’表示。当子午光束的会聚度大时，子午像点BT’就比弧矢像点BS’更靠近光学系统；反之，则是弧矢像点BS’更靠近系统。

一个有像散的光学系统对垂轴平面上三个不同方向的直线成像。像散图3像散（3）（a）所示为垂直于子午面的直线，因为其上每一点均被子午光束成像为一条垂直于子午面且与直线同方向的短线，这些同方向短线首尾相叠合仍为一直线，则像是清晰的，但该直线被弧矢光束所成的像，则是由一系列平行的短线所组成，因而，像是不清晰的。（b)是位于子午面上的直线，其子午像是由一系列平行的短线构成，是不清晰的；而弧矢像是由一系列位于子午面上同方向的短线首尾叠合而成，故仍为清晰直线。（c）是既不位于又不垂直于子午面的倾斜直线，显然，它的子午像和弧矢像都是不清晰的。

像散的危害光学系统如存在像散，一个物面将形成两个像面，在各个像面上不同方向的线条清晰度也不同。像散严重时，轴外点得不到清晰像。

光阑位于球心不产生像散改变光阑位置像散将发生改变球面弯向光阑，比球心背向光阑引起的像散要小像散的校正

像面弯曲的定义：理想光学系统对垂轴的平面物体成垂轴的平面像，实际光学系统对平面物体所成的像不在一个平面内，平面物体成弯曲像面的成像缺陷称为像面弯曲（又称为场曲）像差。像面弯曲图4像面弯曲（1）

像面弯曲像散随视场的增大而增大。子午像点BT’和弧矢像点BS’的位置也随视场而异，与物面上各点对应的子午像点和弧矢像点的轨迹，即为子午像面和弧矢像面。这两个弯曲像面与高斯像面的偏离，称为像面弯曲。子午像面相对于高斯像面的轴向偏离称为子午场曲，用XT’表示。弧矢像面相对于高斯像面的轴向偏离称为弧矢场曲，用XS’表示。子午场曲：弧矢场曲：

球面光学系统存在像面弯曲主要是由球面成像本身的固有特性所决定的，即使没有像散，即子午像面和弧矢像面重合在一起，但像面仍然存在弯曲，如图。这一无像散且能对平面物体成清晰像的弯曲像面，称为珀兹伐(Petzval)像面，相应的场曲（即珀兹伐像面相对于高斯像面的轴向偏离）称为珀兹伐场曲，用符号XP’表示。像面弯曲图5像面弯曲（2）A-lOECrA’n’l’B1B’B1’B’’

像面弯曲图5像面弯曲（3）当光学系统存在较大场曲时，就不能使平面物体上的各点同时清晰成像。此时，若把中心调焦清晰了，边缘就变得模糊；反之，边缘调清晰后，则中心就变得模糊，如图。因此，对于摄像、投影用的镜头，都需要进行很好的场曲校正。

场曲校正：正负透镜分离弯月厚透镜像面弯曲

小结：像散的定义、危害、校正像面弯曲的定义场曲校正

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