107年:視覺光學(2)

當斜向入射的光線在水平方向及垂直方向的光線因入射角度不同而無法聚焦成一個點,在鏡片設計中具有重要意義,這是因為光學系統的何種缺陷?

A場曲( curvature of field )
B彗差( coma)
C斜散光( oblique astimatism )
D畸變( distortion )

詳細解析

本題觀念:

斜向像差(oblique astigmatism)— 光學系統的單色像差之一

當光線從偏離光軸的方向斜向入射(off-axis)透鏡時,水平方向(切向,tangential)與垂直方向(矢向,sagittal)的光線因入射角度不同,折射量有差異,無法聚焦在同一點,造成線性焦線(Sturm's conoid),此現象稱為斜散光(oblique astigmatism),亦稱為 off-axis astigmatism 或 marginal astigmatism。

選項分析

(A) 場曲(curvature of field) — 場曲是指平面物體成像時,不同視野角的焦點不在同一平面,而是形成一個彎曲的焦面(Petzval surface)。與本題描述的「水平及垂直方向光線無法聚焦成一點」不符。❌

(B) 彗差(coma) — 彗差是指離軸光線通過透鏡後,在焦面形成彗星狀的模糊像,是由於透鏡不同區域對離軸光線的放大率不同所致。彗差使影像呈彗星狀拖尾,但不是「水平垂直方向因入射角不同而無法聚焦成一點」的現象。❌

(C) 斜散光(oblique astigmatism) — 斜向入射光線通過透鏡時,切向光線束(tangential/meridional bundle)與矢向光線束(sagittal bundle)的焦距不同,形

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