光学设计基本上就是像差的平衡设计，通过初期的目标参数制定、初始结构选型、初始结构的优化计算、像差的校正平衡与像质评价、公差分析等这些过程来进行的。今天我们为大家介绍一下三种光学中的典型像差！

　　像散是距离光轴较远的轴外光束经过光学系统之后，成像位置的不同导致的成像差异。一般，轴上物点不产生像散，距离光轴越远像散越大。

　　简单来说，像散就是由于子午光束所形成的子午像面与弧矢光束形成的弧矢像面的不重合。

　　场曲是当一个平面的物平面经过光学系统后形成的曲面的像平面的像差，分为子午场曲与弧矢场曲，当像散为零时的像面弯曲称为匹兹瓦尔弯曲。

　　在下面公式中，x't表示弧矢方向的场曲，x's表示子午方向的场曲。

　　如图下图所示。一般而言，对于某一视场，当存在像散时，必定存在场曲，但当存在场曲时，不一定有像散。

　　常见的像散案例就是人眼的散光，由于人眼的散光存在，所以看图像或者文字时，子午方向（竖）与弧矢方向（横）不能同时看清楚，一般采用柱面镜来进行矫正。

　　在投影系统中，没有校正好的场曲表现出来的是，画面中心调焦清楚，边缘会变模糊，而边缘调清晰时，中间又会模糊，整个投影画面类似于一个碗状。

　　像散与光学镜头的各个透镜的光焦度配比、透镜的曲率半径、视场角及口径有关。

　　畸变一般指成像系统所成的实际像与理想像存在一些差异，如下图所示，可以得知，它是垂轴像差，只改变了轴外的成像会聚点位置，虽然不影响成像的清晰度，但是使像的形状产生了失真与变形。

　　畸变有正负之分，一般把正畸变称为：枕形畸变；负畸变称为：桶形畸变。

　　畸变与视场角有关，光轴中心没有畸变，所以对于大视场的投影系统来说，必须校正畸变。透镜的厚度，曲率半径以及孔径光阑位置都影响畸变的贡献。

　　一般通过在光学系统中远离光阑位置使用非球面，可以较有效的校正畸变。另外，对于单薄透镜或者薄透镜组，当孔径光阑与它重合时，不产生畸变。

　　当光阑位于单透镜的前、后不同情况下，产生的畸变符号正好相反，因此有些制版物镜就是采用光阑位于透镜中间的方式来校正畸变。

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