色象差是什么？

用白光进行成像时，除了每种单色光仍会产生五种单色像差外，还会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传播光路，从而呈现出因不同色光的光路差别而引起的像差，称之为色像差（简称色差）。色像差因性质不同而分为位置色差和倍率色差两种。

色差是指光学上透镜无法将各种波长的色光都聚焦在同一点上的现象。它的产生是因为透镜对不同波长的色光有不同的折射率。对于波长较长的色光，透镜的折射率较低。在成像上，色差表现为高光区与低光区交界上呈现出带有颜色的“边缘”，这是由于透镜的焦距与折射率有关，从而光谱上的每一种颜色无法聚焦在光轴上的同一点。

像差概念的来源

实际光学系统中，存在着远轴区产生的实际像与近轴区产生的理想像之间的偏离。此时，从物体上任一点发出的光束通过光学系统后不能会聚为一点，而形成一弥散斑，使像不能严格地表现出原物体形状，这就是像差。

简介

用白光进行成像时，除了每种单色光仍会产生五种单色像差外，还会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传播光路，从而呈现出因不同色光的光路差别而引起的像差，称之为色像差（简称色差）。色像差因性质不同而分为位置色差和倍率色差两种。

位置色差

定义

位置色差是描述 2 种色光对轴上物点成像位置差异的色差。

色差严重影响光学系统成像性质，一般光学系统都必须校正色差。可以用正负透镜适当组合来校正位置色差。

影响位置色差的主要因素

（1）随孔径角的增大而增大；

（2）与光学材料的折射率和色散率有关；

（3）与透镜的焦距有关。

倍率色差

定义

倍率色差是一种因不同色光成像的高度（也即倍率）不同而造成的像大小差异的色差。

它是以两种色光（此即 F 光和 C 光）的主光线在高斯像面上的交点高度之差来度量，以符号

倍率色差随视场的增大而增大，由于倍率色差的存在，使物体边缘呈现彩色，从而，造成白光所成的像呈现彩色斑。

对于一般光学系统来说，球差、慧差和位置色差这三种对对成像性质影响较大，所以首先考虑消除，因人眼具有自动校正色差功能，故影响成像质量主要是球差和慧差。

影响倍率色差的主要因素

（1）随视场的增大而增大；

（2）与光阑位置有关；

（3）与光学材料的折射率和色散率有关

单色像差

分类

球差——轴上点宽光束像差；

彗差——轴外点宽光束像差；

像散——轴外点细光束像差；

像面弯曲（简称场曲）；

畸变；

1.球差：

轴上物点以宽光束成像时产生的像差。

不同孔径角的光线所成的像点相对于理想像点的位置偏离。

由于此球差是沿光轴方向度量的，也称为轴向球差。

球差的存在，使像面上形成一个弥散斑，其半径称为垂轴球差。

影响球差的主要因素：

（1）随物方孔径角的增大而增大 ；

（2）与透镜形状有关 ；

（3）与焦距有关，焦距越长，球差越小。

轴外像差

彗差——轴外点宽光束像差；

像散——轴外点细光束像差；

像面弯曲（简称场曲）；

畸变 。

1.慧差：

子午面：由轴外物点 B 和光轴组成的对称面。

弧矢面：通过主光线和子午面垂直的面。

主光线：由轴外物点 B 发出并通过入瞳中心的光线。

（1）子午彗差：子午面上、下光线的交点 BT′到主光线在垂直光轴方向的偏离，称为子午彗差，用符号 KT′表示。

（2）弧矢彗差：弧矢面上前、后光线的交点 BS′到主光线在垂直光轴方向的偏离，称为弧矢彗差，用符号 KS′表示。

畸变的产生

对于一般实际光学系统来说，只有在近轴区垂轴放大率才是常数。当视场增大时，像的垂轴放大率便会随视场变化而异，这将会使像相对于原物失去相似性。这种使像变形的成像缺陷就称为畸变。

如光学系统存在正畸变即实际像高大于理想像高，所成的像为枕形，负畸变则成桶形。

畸变只引起变形，不影响像的清晰度

光学系统对共轭面上不同高度的物体垂轴放大率不同产生畸变。

像失真，但不影响像的清晰度（是由于垂轴放大率不同）。

光学设计的意义

尽管光学系统有一系列像差，而且一般总不能将其完全校正和消除。但由于人眼和所有其它光能接收器也有一定的敏感缺陷，只要使得各种像差的数值小于一个容许的限度，人眼和其它光接收器还是觉察或反映不出其成像的不完善性。这样的光学系统从实用意义来说，可认为是理想的。