1. 理想成像和像差

從幾何光學(xué)的角度看，光學(xué)系統(tǒng)只對被成像物體進(jìn)行放大或縮小，物平面上的一點(diǎn)經(jīng)過透鏡的作用，變成像平面上的一點(diǎn)， 稱為“點(diǎn)點(diǎn)成像”，或“理想成像”，像和物具有等同的清晰度， 分辨率為無限高，相應(yīng)的系統(tǒng)稱為理想光學(xué)系統(tǒng)。

圖1. 理想成像和衍射受限

像差和彌散圓：一個物點(diǎn)經(jīng)過實際成像鏡頭形成的像不再是點(diǎn)像，具有彌散，稱為“像差”。像差的主要原因為： 

○ 鏡頭有限孔徑光欄（ F 數(shù)）限制，稱為“衍射受限” （diffraction-limited）; 

○ 單色光照射，由設(shè)計、材料、加工、調(diào)試不完善形成的像 差（單色光像差）； 

○ 寬波段光波（多色光）照射形成的像差（色差）。

○ 在像差不太嚴(yán)重時，彌散斑近似為圓形，稱彌散圓。光學(xué) 設(shè)計軟件ZEMAX給出彌散圓的半徑（ RRMS ：RMS radius）

圖.2 實際光學(xué)系統(tǒng)的彌散斑

2. 衍射受限成像（diffraction limited imaging）

○ 從物面上任意一點(diǎn)發(fā)出的光波，攜帶著該物點(diǎn)的信息，本來是向著所有方向發(fā)射的，但成像鏡頭都有孔徑光欄，限制了物點(diǎn)發(fā)出的光束，只接收孔徑角2u 范圍內(nèi)的光束進(jìn)入系統(tǒng)并傳遞，參與成像。超出該孔徑的光束通不過透鏡。

○ 從信息論的觀點(diǎn)看，有限孔徑形成信息的損失，光波在透鏡邊緣的衍射（又稱“繞射”）使波面邊緣發(fā)生畸變。孔徑角2u越小，信息的損失越大。

圖3. 衍射受限圖示