像差理论——畸变

像差理论——畸变

    理想光学系统中，物像共轭面上的垂轴放大率为常数，所以像与物总是相似的。但在实际光学系统中，只有在近轴区域才有这样的性质。一般情况下，一对共轭面上的放大率并不是常数，随视场的增大而变化，即轴上物点与视场边缘具有不同的放大率，物和像因此不再完全相似，这种像对物的变形像差我们称为畸变。
    在图6-26中，B点是平面物体的任一轴外点，过B点所作的辅助光轴与像面交于B0′，B0′点即为B点的理想像点。B点以细光束成像时交于辅轴上的B′点， B′B0′为B点的匹兹伐场曲。当B点以主光线成像时，交辅轴于B1′点，B1′B′为B点的球差，这是因为由B点发出的主光线相对于辅轴有一定孔径角，将产生球差。所以，主光线最终经B1′点交像面于BZ′点，偏离了理想像点B0′，产生畸变。再看看位于光轴上的A点，主光线与光轴重合，主光线的像点与理想像点在像面的中心点A′重合，因此轴上点不存在畸变。

    由以上分析可以看出，畸变的形成既有场曲的因素也有球差的因素。 

    一般情况下，畸变随视场增大呈单调变化，可在物面上取若干个视场点，计算出各个视场的畸变，并以视场为纵坐标，畸变值为横坐标，做出像面的畸变曲线，如图6－27所示。

    畸变的校正与光阑位置有关，常作为校正畸变的手段。对于单个折射面，由前面讨论的畸变的形成我们看出，如果将光阑设在球心处（如图6-28），主光线将沿辅轴通过球心（单个球面的节点），又沿着辅轴交于像面的B0′点，与理想像点重合，不产生畸变。对于单个薄透镜或薄透镜组，当孔径光阑与之重合时（如图6-29），也不产生畸变，这是因为此时的主光线通过透镜的主点（也是节点），沿理想光线出射之故。