基本介紹
像差概念的來源,簡介,位置色差,定義,舉例,影響位置色差的主要因素,倍率色差,定義,舉例,影響倍率色差的主要因素,單色像差,分類,軸外像差,畸變的產生,光學設計的意義,
像差概念的來源
簡介
用白光進行成像時，除了每種單色光仍會產生五種單色像差外，還會因不同色光有不同折射率造成的色散，而使不同的色光有不同的傳播光路，從而呈現出因不同色光的光路差別而引起的像差，稱之為色像差（簡稱色差）。色像差因性質不同而分為位置色差和倍率色差兩種。
位置色差
定義
位置色差是描述2種色光對軸上物點成像位置差異的色差。
舉例
正透鏡位置色差圖示：
負透鏡位置色差圖示;
色差嚴重影響光學系統成像性質，一般光學系統都必須校正色差。可以用正負透鏡適當組合來校正位置色差。
影響位置色差的主要因素
（1）隨孔徑角的增大而增大；
（2）與光學材料的折射率和色散率有關；
（3）與透鏡的焦距有關。
倍率色差
定義
倍率色差是一種因不同色光成像的高度（也即倍率）不同而造成的像大小差異的色差。
它是以兩種色光（此即F光和C光）的主光線在高斯像面上的交點高度之差來度量，以符號
表示之。
舉例
倍率色差圖示：
倍率色差隨視場的增大而增大，由於倍率色差的存在，使物體邊緣呈現彩色，從而，造成白光所成的像呈現彩色斑。
對於一般光學系統來說，球差、慧差和位置色差這三種對對成像性質影響較大，所以首先考慮消除，因人眼具有自動校正色差功能，故影響成像質量主要是球差和慧差。
影響倍率色差的主要因素
（1）隨視場的增大而增大；
（2）與光闌位置有關；
（3）與光學材料的折射率和色散率有關
單色像差
分類
球差——軸上點寬光束像差；
彗差——軸外點寬光束像差；
像散——軸外點細光束像差；
畸變；
1.球差：
軸上物點以寬光束成像時產生的像差。
不同孔徑角的光線所成的像點相對於理想像點的位置偏離。
由於此球差是沿光軸方向度量的，也稱為軸向球差。
正透鏡球差圖示：
球差的存在，使像面上形成一個彌散斑，其半徑稱為垂軸球差。
影響球差的主要因素：
（1）隨物方孔徑角的增大而增大 ；
（2）與透鏡形狀有關 ；
（3）與焦距有關，焦距越長，球差越小。
軸外像差
彗差——軸外點寬光束像差；
像散——軸外點細光束像差；
像面彎曲（簡稱場曲）；
畸變 。
1.慧差：
子午面：由軸外物點B和光軸組成的對稱面。
弧矢面：通過主光線和子午面垂直的面。
主光線：由軸外物點B發出並通過入瞳中心的光線。
（1）子午彗差：子午面上、下光線的交點BT′到主光線在垂直光軸方向的偏離，稱為子午彗差，用符號KT′表示。
（2）弧矢彗差：弧矢面上前、後光線的交點BS′到主光線在垂直光軸方向的偏離，稱為弧矢彗差，用符號KS′表示。
畸變的產生
對於一般實際光學系統來說，只有在近軸區垂軸放大率才是常數。當視場增大時，像的垂軸放大率便會隨視場變化而異，這將會使像相對於原物失去相似性。這種使像變形的成像缺陷就稱為畸變。
如光學系統存在正畸變即實際像高大於理想像高，所成的像為枕形，負畸變則成桶形。
畸變只引起變形，不影響像的清晰度
光學系統對共軛面上不同高度的物體垂軸放大率不同產生畸變。
像失真，但不影響像的清晰度（是由於垂軸放大率不同）。
光學設計的意義
儘管光學系統有一系列像差，而且一般總不能將其完全校正和消除。但由於人眼和所有其它光能接收器也有一定的敏感缺陷，只要使得各種像差的數值小於一個容許的限度，人眼和其它光接收器還是覺察或反映不出其成像的不完善性。這樣的光學系統從實用意義來說，可認為是理想的。
