114年:配鏡學

光線透過傳統球面鏡片時,會有球面像差情形,當看物體時會有扭曲變形的現象,而非球面鏡片則是減少鏡片周圍扭曲與變形的程度,將鏡片邊緣像差減到最低,下列關於非球面設計之敘述,何者錯誤?

A當表面P值為-3.0時,代表鏡片為雙曲線表面
B球面鏡片的基弧變平坦,將導致斜散光差增加,使周邊光學品質下降
C非球面表面具有相同的曲率半徑
D對於球面基弧的鏡片,正度數越高,將導致基弧越陡峭

詳細解析

本題觀念:

非球面鏡片(aspheric lens)設計中,表面形狀用圓錐常數(conic constant,P 值或 k 值)描述,不同 P 值對應不同的圓錐截面形狀。非球面鏡片的表面在不同位置有變化的曲率半徑,以此降低球面像差與周邊斜散光差。

選項分析

(A) 當表面 P 值為 -3.0 時,代表鏡片為雙曲線表面 ✅(正確陳述)

P 值(或稱 p 參數)與圓錐常數 k 的關係為 P=1+kP = 1 + k(部分教科書直接將 P 當作圓錐常數使用,或定義 k=p1k = p - 1)。

依據標準定義:

  • k>0k > 0P>1P > 1):扁橢圓(oblate ellipse)
  • k=0k = 0P=1P = 1):球面(sphere)
  • 1<k<0-1 < k < 00<P<10 < P < 1):長橢圓(prolate ellipse)
  • k=1k = -1P=0P = 0):拋物線(parabola)
  • k<1k < -1P<0P < 0):雙曲線(hyperbola)

P = -3.0,則 k = P - 1 = -4.0(或依某些教科書 P 值即為 1 + k 之形式,P = -3.0 代表 k < -1),確認為雙曲線表面。此選項陳述正確

(B) 球面鏡片的基弧變平坦,將導致斜散光差增加,使周邊光學品質下降 ✅(正確

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