几何像差和光线结构分析

过去我们学习过的几何光学成像,属于一种理想成像规律,符合理想成像规律的物像共轭关系,由同一物点发出的所有光线通过系统后,应该聚焦于理想像面上的同一点,高度与理想像高相等。

实际光学系统成像不可能完全符合理想成像。由同一物点发出的光线,经系统后在像空间的出射光线,不再是聚焦于理想像点的同心光束,而是具有较为复杂几何结构的像散光束。这种现象表示实际光学系统存在像差。光学设计中最早用于评价像质的指标是几何像差,后来研究人员对几何像差与系统结构(镜头形式)、承担的相对孔径与视场之间的关系或规律做了深入研究,形成像差理论,使得几何像差成为光学设计人员“诊断”光学系统“病因”的首选本源,也是改善(“治疗”)光学系统成像质量的有效“良方”。掌握像差概念与规律,成为光学专业从业人员的基本素质。

用来描述像散光束位置和结构的几何参数称为几何像差,对于初学者,几何像差概念比较抽象,单纯地学习与背诵像差概念,不是掌握像差概念的首选方法。我们掌握几何像差概念,必须与相应的光线结构对应起来,提到每一种几何像差,脑海里会出现对应的几何光线结构,这是掌握几何像差概念的最佳状态;在此基础上,再对像差概念的名称解释进行提炼与总结,就能牢固地掌握几何像差概念,并在今后活学活用。(www.xing528.com)

下面简单介绍常用几何像差的几何光线结构与定义。