像差理论中的高级像差

在像差理论研究中，把像差与y，h的关系用幂级数形式表示，最低次幂对应的像差称为初级像差，而较高次幂对应的像差称为高级像差。上面所讨论的都是实际像差，实际像差包含初级像差和高级像差。为了比较系统成像质量的好坏，以及便于像差的校正，下面给出一些在光学设计CAD软件中常用的高级像差的定义。在下面的定义中，角标h代表孔径，y代表视场。

（1）剩余球差

剩余球差等于0.707 1孔径球差与二分之一全孔径球差之差，即

（2）子午视场高级球差

子午视场高级球差等于全视场全孔径的子午轴外球差与轴上点全孔径球差之差，即

（3）弧矢视场高级球差

弧矢视场高级球差等于全视场全孔径的弧矢轴外球差与轴上点全孔径球差之差，即

（4）全视场0.707 1孔径剩余子午彗差

全视场0.707 1孔径剩余子午彗差等于全视场0.707 1孔径的子午彗差减去二分之一全视场全孔径子午彗差，即

（5）全孔径0.707 1视场剩余子午彗差

全孔径0.707 1视场剩余子午彗差等于全孔径0.707 1视场的子午彗差减去0.707 1乘以全视场全孔径子午彗差，即(www.xing528.com)

（6）剩余细光束子午场曲

剩余细光束子午场曲等于0.707 1视场的细光束子午场曲与二分之一全视场的细光束子午场曲之差，即

（7）剩余细光束弧矢场曲

剩余细光束弧矢场曲等于0.707 1视场的细光束弧矢场曲与二分之一全视场的细光束弧矢场曲之差，即

（8）色球差

色球差等于两种色光的边缘色差与近轴色差之差，即

（9）剩余垂轴色差

剩余垂轴色差等于0.707 1视场垂轴色差与0.707 1乘以全视场垂轴色差之差，即

一个系统在像差校正完成以后，成像质量的好坏就在于其高级像差的大小。通常对于一定的结构形式，其高级像差的数值基本上是一定的。如果在像差校正完成以后，高级像差很大而导致成像质量不好，就必须更换结构形式。另外，像差校正完成以后，如果各种高级像差能够合理地平衡或匹配，则成像质量会有所提高。因此，在像差校正的后期，初级像差已经校正的情况下，为了使系统的成像质量更好，就要求对高级像差进行平衡。高级像差的平衡是一个比较复杂的问题，使用者可参考有关书籍。