像差理论——细光束像散

细光束像散

    当轴外物点发出一束很细的光束通过入瞳进入系统时，成对的宽光束光线之间的失对称现象将被忽略，球差也不会对细光束有大的影响。但是，光束各截面之间仍然存在着失对称现象，且随着视场的增大而愈加明显。如图6-17所示，轴外B点发出细光束在球面上所截得的曲面显然已不是一个对称的回转曲面，它在不同截面方向上有不同的曲率，并在子午和弧矢这两个相互垂直的截面方向上具有最大或最小的曲率，表现出最大的曲率差。子午和弧矢面上的细光束，虽然各自能会聚于主光线上的一点，但相互并不重合，即一个轴外物点以细光束成像，被聚焦为子午和弧矢两个像，这种像差我们称其为细光束像散。
    
    为了分析像散形成的原因，我们来比较轴上物点和轴外物点的成像情况。图6-17中，轴上物点A发出的细光束对称于光轴，光束与折射球面相交所截得的曲面a0b0c0d0在包括子午和弧矢的各个截面方向上的折射半径都相同，成像后将会聚于像方光轴上的同一点。轴外物点B发出的细光束交于折射球面的上方，考察相交的小区域abcd,在子午上的光线ab曲线段相交于球面，并按该曲线段的曲率半径（犹如地球的径度方向）折射，因此，具有光束中绝对值最大的曲率半径。而在弧矢面上的光线以cd曲线段相交于球面，并按该曲线段的曲率半径（犹如地球的纬度方向）折射，具有光束中绝对值最小的曲率半径。同一束光相对于折射面上不同的曲率半径折射，因此它们将聚焦在不同的位置。
    



    如果被成像的物体由一些线条组成，经系统后，在子午像面上，这些线条在水平方向的分量聚焦得很清晰，而垂直方向的分量则看上去是模糊的；在弧矢像面上，这些线条在垂直方向的分量被清晰聚焦，而水平分量则显得模糊，如图6-20所示。因此，在有像散的情况下，接收器在像方找不到同时能让各个方向的线条都清晰成像的单一像面位置。