實(shí)際情況下，

除了平面鏡之外，其他光學(xué)系統(tǒng)成的像都不是完善的

。 我們所說的

近軸光線

，即

入射光線與光軸呈很小的夾角

，僅

是一種接近于理想成像的狀態(tài)。

如果同時(shí)考慮以大角度入射的光線或遠(yuǎn)離光心而入射到透鏡的光線，則一個(gè)物點(diǎn)將成像為一個(gè)彌散斑。

像差

就是

用于評(píng)價(jià)成像質(zhì)量

的概念。 在幾何光學(xué)中，

光學(xué)系統(tǒng)以單色光成像時(shí)產(chǎn)生的像差成為

單色像差

，分為

球差、彗差、像散、場(chǎng)曲和畸變5種；

其中有

隨孔徑增大而產(chǎn)生的像差

，如

球差

； 有

隨孔徑和視場(chǎng)同時(shí)增大而產(chǎn)生的像差

，如

彗差

； 有

隨視場(chǎng)增大而產(chǎn)生的像差

，如

像散、場(chǎng)曲和畸變

。 此外，由于

不同波長(zhǎng)的光對(duì)同一介質(zhì)的折射率不同

，

導(dǎo)致成像位置有差異

，稱為

色差

。 球差?

按照光的折射定律，球鏡鏡片

周邊

部的光線被

折射的程度要大于近軸

部分光線的折射， 無法將所有平行于光軸的光線都聚焦在同一個(gè)焦點(diǎn)上，

出射光線不可能形成一個(gè)清晰的像點(diǎn)

。 同時(shí)我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，

當(dāng)入射光線距離主光軸越遠(yuǎn)，其焦點(diǎn)越小、即越靠近鏡片

。 因此，由

透鏡孔徑增大所致

的像差稱為球差，球差

是唯一的軸上點(diǎn)像差

。 通過

非球面設(shè)計(jì)，可以減小鏡片的球差

。 ?彗差??

對(duì)于球差而言，其出射光束仍然對(duì)稱于主光軸。 但是

軸外點(diǎn)成像時(shí)，由點(diǎn)光源發(fā)出寬光束，所成的像不與主光軸對(duì)稱，而是類似彗星拖著尾巴的光束

。 彗差就是一種

表示軸外點(diǎn)發(fā)出的寬光束成像后失去對(duì)稱性的像差

。 它是一種

與視場(chǎng)和孔徑都有關(guān)

的像差。 像散和場(chǎng)曲??

在

彗差形成過程中，如果把孔徑縮到極小

，

只允許軸外點(diǎn)細(xì)光束通過

，此時(shí)

會(huì)發(fā)現(xiàn)像散

的存在。將

像屏沿光軸移動(dòng)

，會(huì)發(fā)現(xiàn)在不同位置，出射光束的截面形狀有不同，可

依次呈橫橢圓、短線、圓形光斑、豎橢圓等形狀，但不會(huì)出現(xiàn)一個(gè)清晰的焦點(diǎn)

。 在具有像散的光學(xué)系統(tǒng)中，將形成子午像點(diǎn)和弧矢像點(diǎn)，且

像點(diǎn)的位置隨視場(chǎng)而不同

，分別形成子午像面和弧矢像面，這兩個(gè)像面的形狀都是彎曲的，

與理想成像的像面存在偏差，稱為場(chǎng)曲

。在場(chǎng)曲存在情況下，將像屏沿著光軸移動(dòng)，則會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)把

中心視場(chǎng)調(diào)整清晰時(shí)，周邊是模糊的，當(dāng)把周邊視場(chǎng)調(diào)整清晰時(shí)，中心是模糊的

。 畸變??

僅使像變形而不影響像的清晰

度的像差稱為畸變。 在具有畸變的光學(xué)系統(tǒng)中，

實(shí)際像高與理想像高有差異

，而且對(duì)于不同大小的視場(chǎng)差異不同，因此導(dǎo)致像發(fā)生變形。 經(jīng)過具有

正畸變

的光學(xué)系統(tǒng)成像后，

實(shí)際像高大于理想像高，發(fā)生枕形畸變

； 經(jīng)過具有

負(fù)畸變

的光學(xué)系統(tǒng)成像后，

實(shí)際像高小于理想像高，發(fā)生桶形畸變

。 5 . 色 差?

白光是由各種不同波長(zhǎng)的單色光組合而成的，

同一介質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的色光有不同的折射率，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，折射率越小

。 因此，

白光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)折射后，各種色光會(huì)因折射角的不同而發(fā)散

。

各種色光在光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)部形成不同的傳播路徑，最終得到各自不同的成像位置和成像倍率，

這種成像的色差異稱為

色差

，分為

位置色差和倍率色差