在理想光學(xué)系統(tǒng)中,從物點發(fā)出的所有光線經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)后都會聚在像點上。 FDB024N088L7而實際的光學(xué)系統(tǒng)則不然,物空間的一個物點發(fā)出的光線經(jīng)實際光學(xué)系后不再會聚于像空間的一點,而是形成一個彌散斑。導(dǎo)致實際光學(xué)系統(tǒng)中像點彌散成一個斑的原因主要有兩個:其一是由于光的波動本性而產(chǎn)生的衍射作用導(dǎo)致光路偏離簡單的幾何光學(xué)(光的直線傳播定律)而帶來的誤差;另一個是由于光學(xué)表面幾何形狀和光學(xué)材料色散等產(chǎn)生的各種像差。

   前面介紹的近軸光學(xué)系統(tǒng)是一種理想的、無像差的光學(xué)系統(tǒng),只有靠近光軸的微小物體以極細的光束成像時才符合。任何一個實際光學(xué)系統(tǒng)都具有一定的光學(xué)孔徑和光學(xué)視場,因此也不可避免地會存在像差。

   單色光成像時會產(chǎn)生性質(zhì)不同的五種像差,包括球差、彗差、像散、場曲和畸變,這五種像差通常也被統(tǒng)稱為單色像差。其中球差是由于球面不能完善成像而產(chǎn)生的,軸上光束成像只有球差,沒有其他四種像差。軸外寬光束以一定的視場成像時,既存在球面成像的不完善性,又存在折射球面對主光線的非對稱性,由此產(chǎn)生的像差有彗差、像散、場曲、畸變等,這四種像差通常又被稱為軸外像差。

   由于同一種光學(xué)介質(zhì)對不同頻率的光的折射率是不同的,因此不同頻率(顏色)的光通過光學(xué)系統(tǒng)時,因折射率不同而有不同的光程,導(dǎo)致成像位置和大小的不同,這種不同頻率的光的成像差異稱為色差。根據(jù)色差導(dǎo)致的成像在位置和大小上的不同,將色差分為位置色差和倍率色差兩種。