理想光學(xué)系統(tǒng)對近軸物體發(fā)出的窄光束能理想成像，即每一個(gè)物點(diǎn)對應(yīng)一個(gè)像點(diǎn)；每一個(gè)物平面對應(yīng)一個(gè)像平面，而且系統(tǒng)對同一物平面上的點(diǎn)的橫向放大率是一個(gè)常數(shù)。由于實(shí)際的光學(xué)系統(tǒng)中非近軸物點(diǎn)和非近軸光線也參與成像，因此實(shí)際像與理想像之間存在著偏差，這種偏差就是像差。像差可分為單色像差和色差兩種。共軸系統(tǒng)的單色像差可分為球差、彗差、像散、場曲和畸變五種。色差是由于光學(xué)系統(tǒng)中的透鏡材料對不同波長的光折射率不同產(chǎn)生色散而導(dǎo)致的像差。下面本文將介紹幾種像差的詳解。 SmMJ%lgA6  
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1.球差 >>I~v)a>w  
入射到薄透鏡上的平行于主光軸的單色光束，如果是近軸光線，則經(jīng)過透鏡折射后與光軸交于一點(diǎn),為共軛點(diǎn)。  如果不是近軸光線，而是大孔徑光束，則折射光線與主軸的交點(diǎn)就不是一點(diǎn)了。例如凸透鏡邊緣的光線的聚焦點(diǎn)比近軸光線的聚焦點(diǎn)離透鏡光心近一些；而凹透鏡邊緣的光線折射后的虛焦點(diǎn)離透鏡光心要近一些。因此軸上物點(diǎn)發(fā)出的單色大孔徑光束經(jīng)透鏡折射后不能再會(huì)聚于一點(diǎn)，即不能產(chǎn)生一個(gè)共軛像點(diǎn)，而將得到的是一個(gè)擴(kuò)展的像斑。這樣的像差叫球面像差，簡稱球差。 8j^3_lD  
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如下圖，近軸光線的交點(diǎn)Q′P是近軸像點(diǎn)。邊緣光線形成的像點(diǎn)Q′M和近軸象點(diǎn)Q′P之間的距離稱為縱向球差。邊緣光線與近軸像面的交點(diǎn)到近軸像點(diǎn)的距離叫橫向球差。當(dāng)Q′M點(diǎn)在Q′P點(diǎn)的左側(cè)時(shí)，為負(fù)球差，反之為正球差。 VUbg{Rb)  
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有球差存在時(shí)，在任何位置都得不到一個(gè)理想的像點(diǎn)，即物點(diǎn)的像總是一個(gè)彌散圓。其中在Q′P和Q′M之間某一平面上有一個(gè)面積最小的彌散圓，它的亮度最大，這個(gè)彌散圓叫做明晰圓。 ){M)0,:  
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軸上物點(diǎn)經(jīng)共軸球面系統(tǒng)所成的像只存在球差。對單個(gè)透鏡完全將球差消除是不可能的，但是可以設(shè)法使球差減小到最小限度。 WW.amv/[a  
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當(dāng)孔徑和焦距固定后，球差的大小隨物距和透鏡形狀而變。對于一個(gè)會(huì)聚透鏡非近軸光線偏折得過分利害，但是如果把一塊透鏡想象成為兩塊底部相連的棱鏡，根據(jù)棱鏡對光線偏折規(guī)律可知，當(dāng)光線在第一表面的入射角與光線在第二表面的折射角大致相等時(shí)，光線的偏折將最小。因此平凸透鏡的凸面對著平行入射光線要比平面對著平行入射光線產(chǎn)生的球差小。適當(dāng)搭配透鏡兩個(gè)表面的曲率半徑就可以減少球差，這種方法叫配曲法。 "l7))>lL  
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消除球差的另一個(gè)方法叫做配對法。即利用正負(fù)透鏡的恰當(dāng)組合使某一高度的球差減少到零。這是由于凸透鏡的球差是負(fù)的，凹透鏡的球差是正的。因此把凸透鏡和凹透鏡粘合起來組成一個(gè)復(fù)合透鏡，可以使某一高度的球差減小到零，其它高度的球差雖不能完全消除，但也要比單透鏡小得多。​ '>aj5tZ>R  
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2.彗差 eN