在光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計中，最重要的因素之一就是像差，本文將介紹光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計中常見的像差及其對成像的影響。
1。球差：由主軸上某一物點向光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的單色圓錐形光束，經(jīng)該光學(xué)系列折射后，若原光束不同孔徑角的各光線，不能交于主軸上的同一位置，以至在主軸上的理想像平面處，形成一彌散光斑（俗稱模糊圈），則此光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差稱為球差。
2。慧差：由位于主軸外的某一軸外物點，向光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的單色圓錐形光束，經(jīng)該光學(xué)系列折射后，若在理想像平面處不能結(jié)成清晰點，而是結(jié)成拖著明亮尾巴的慧星形光斑，則此光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差稱為慧差。
3。像散：由位于主軸外的某一軸外物點，向光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的斜射單色圓錐形光束，經(jīng)該光學(xué)系列折射后，不能結(jié)成一個清晰像點，而只能結(jié)成一彌散光斑，則此光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差稱為像散。
4。場曲：垂直于主軸的平面物體經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)所結(jié)成的清晰影像，若不在一垂直于主軸的像平面內(nèi)，而在一以主軸為對稱的彎曲表面上，即最佳像面為一曲面，則此光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差稱為場曲。
5。畸變：被攝物平面內(nèi)的主軸外直線，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)成像后變?yōu)榍€，則此光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差稱為畸變。
6。色差：由白色物點向光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出一束白光，經(jīng)該光學(xué)系列折射后，組成該束白光的紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等各色光，不能會聚于同一點，即白色物點不能結(jié)成白色像點，而結(jié)成一彩色像斑的成像誤差，稱為色差。
球差、慧差所引起的成像模糊現(xiàn)象稱為光暈。 像散：由位于主軸外的某一軸外物點，向光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的斜射單色圓錐形光束，經(jīng)該光學(xué)系列折射后，不能結(jié)成一個清晰像點，而只能結(jié)成一彌散光斑。當(dāng)前后移動像平面至某一位置（弧矢像面）時，彌散光斑變成垂直于光學(xué)系統(tǒng)弧矢面的短線s。
當(dāng)前后移動像平面至另一位置（子午像面）時，彌散光斑又變成垂直于光學(xué)系統(tǒng)子午面的短線t。在子午像面和弧矢像面之間可以找到一彌散光斑最小的成像平面，而在其余位置只能得到一介橢圓形彌散光斑，則此光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差稱為像散。像散的大小由子午焦線t與弧矢焦線s之間的距離表示。 說明以下兩點：
1。子午像面：軸外物點的主光線與光學(xué)系統(tǒng)主軸所構(gòu)成的平面，稱為光學(xué)系統(tǒng)成像的子午面。位于子午面內(nèi)的那部分光線，統(tǒng)稱為子午光束。子午光束所結(jié)成的影像，稱為子午像點t。子午像點所在的像平面，稱為子午像面。
2。弧矢像面：過軸外物點的主光線，并與子午面垂直的平面，稱為光學(xué)系統(tǒng)成像的弧矢面。位于弧矢面內(nèi)的那部分光線，統(tǒng)稱為弧矢光束。弧矢光束所結(jié)成的影像，稱為弧矢像點s。弧矢像點所在的像平面，稱為弧矢像面。
場曲：當(dāng)調(diào)焦至畫面中央處的影像清晰時，畫面四周的影像模糊；而當(dāng)調(diào)焦至畫面四周處的影像清晰時，畫面中央處的影像又開始模糊。 畸變像差只影響影像的幾何形狀，而不影響影像的清晰度。這是畸變與球差、慧差、像散、場曲之間的根本區(qū)別。
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