为什么有时候艾里斑是椭圆？

光学软件里可以绘制出艾里斑Airy Disk，艾里斑半径 = 0.61λ/NA。成像点列图在艾里斑之内则认为光学系统达到了衍射极限。

一般认为，艾里斑就是个圆，但有的时候，会发现艾里斑是个椭圆，这是怎么回事呢？

（这其实是我曾经很喜欢用的一个面试题）

先来看个案例：

我们看一下最大视场的艾里斑，由于最大视场的艾里斑大小没有文本汇报，用鼠标毛估估量一下 Y方向 ≈ 16.3um：

那就根据定义来算一下呗：

前6行获取了最大视场的Y方向的上下边缘光线的方向余弦，11行通过方向余弦获取了上下光线的夹角，18行就根据0.61λ/NA的公式算了一下Y方向艾里斑半径 = 16.32um，和用鼠标量到的值差不多就行了哈。

X方向就不算了，反正一个逻辑。

算过一遍之后就很清晰了，艾里斑是椭圆的原因，来自于大视场下，X和Y方向的NA不同。也就是这个光束锥角本身就是扁的！看下图玫红色的光束：

这个事情也不难理解，大角度光束就会是扁的，X和Y方向大致差了一个cosine系数。

很多人会问，艾里斑还和哪些因素有关？显然渐晕是有关的。有了渐晕之后，大视场光束会变得更小。和像差，尤其是像散有没有关系？有一丢丢吧，但非常小，反正光束大小都是靠pupil（此处说的pupil就是这个光束锥）最外侧的2根边缘光线算的，只要有还算凑活的聚焦像质，没有太过于严重像散或者球差，用2根边缘光线来表征整个锥角的大小就是靠谱的。要吐槽的是，有人乱猜椭圆和畸变相关——畸变是和pupil无关的像差，只和视场相关，而艾里斑是由每个视场光束的pupil决定的，这二者是毫无关系的。

简单说艾里斑的形状/大小取决于这个光束的形状。这件事情其实和相对照度也密切相关。因为大角度光束扁了，光束小了，自然大角度的能量也就少了，所以相对照度也会降低。

所以要改善艾里斑椭圆的状况，也和改善相对照度一样，尽量保持像方远心，尽量消除渐晕，就好了。