球面像差(spherical aberration)是由于透鏡表面是球面而引起的。由光軸上同一物點(diǎn)發(fā)出的光線(xiàn)，通過(guò)鏡頭后，在像場(chǎng)空間上不同的點(diǎn)會(huì)聚，從而發(fā)生了結(jié)像位置的移動(dòng)。

對(duì)于全部采用球面鏡片的鏡頭而言，這是一種無(wú)可避免的像差。它的產(chǎn)生是由于離軸距離不同的光線(xiàn)在鏡片表面形成的入射角不同而造成的。

當(dāng)平行的光線(xiàn)由鏡面的邊緣(遠(yuǎn)軸光線(xiàn))通過(guò)時(shí)，它的焦點(diǎn)位置比較靠近鏡片；而由鏡片的中央通過(guò)的光線(xiàn)(近軸光線(xiàn))，它的焦點(diǎn)位置則比較遠(yuǎn)離鏡片(這種沿著光軸的焦點(diǎn)錯(cuò)間開(kāi)的量，稱(chēng)為縱向球面像差)。

由于這種像差的緣故，就會(huì)在通過(guò)鏡頭中心部分的近軸光線(xiàn)所結(jié)成的影像周?chē)?，形成由通過(guò)鏡頭邊緣部分的光線(xiàn)所產(chǎn)生的光斑(Halo，光暈)，使人感到所形成的影象變成模糊不清，畫(huà)面整體好象蒙上一層紗似的，變成缺少鮮銳度的灰蒙蒙的影像。這個(gè)光斑的半徑稱(chēng)為橫向球面像差。

球面像差在鏡頭光圈全開(kāi)或者接近全開(kāi)的時(shí)候表現(xiàn)*為明顯，口徑愈大的鏡頭，這種傾向愈明顯。

在鏡頭使用上，通過(guò)縮小光圈可適當(dāng)消除球面像差。

但是需要注意的是：如果像差過(guò)大，通過(guò)縮小光圈消除像差是，可能會(huì)引起聚焦平面(就是焦點(diǎn))的移動(dòng)。

對(duì)于球面鏡片的球面像差進(jìn)行矯正，是件非常困難的事情。通常是以某一個(gè)入射距(從光軸起算的距離)的光線(xiàn)為基準(zhǔn)，然后使用凸、凹兩枚鏡片加以適當(dāng)?shù)慕M合來(lái)完成。但是，只要使用球面鏡片，某種程度的球面像差就無(wú)法獲得很大的改善。

要想徹底消除大口徑鏡頭全開(kāi)狀態(tài)的球面像差，除了采用非球面鏡片(Aspherical Lens)之外，別無(wú)他法。

非球面鏡片的作用就是通過(guò)修改鏡片表面的曲率，讓近軸光線(xiàn)與遠(yuǎn)軸光線(xiàn)所形成的焦點(diǎn)位置重合。

目前主要有三種制造非球面鏡片的方法：

1、研磨非球面鏡片：在整塊玻璃上直接研磨，這種制造工藝成本相對(duì)較高；

2、模壓非球面鏡片：采用金屬鑄模技術(shù)將融化的光學(xué)玻璃/光學(xué)樹(shù)脂直接壓制而成，這種制造工藝成本相對(duì)較低；

3、復(fù)合非球面鏡片：在研磨成球面的玻璃鏡片表面上覆蓋一層特殊的光學(xué)樹(shù)脂，然后將光學(xué)樹(shù)脂部分研磨成非球面。這種制造工藝的成本界于上述兩種工藝之間。

由于光線(xiàn)進(jìn)入廣角鏡頭的入射角比較大，所以球面像差的表現(xiàn)在廣角鏡頭尤為明顯。所以在廣角鏡頭上采用非球面鏡片來(lái)消除像差的有效方法。

下面是一些廣角鏡頭的鏡頭結(jié)構(gòu)：

  通常的非球面鏡片是一面為非球面，另外一面是球面。近年來(lái)出現(xiàn)了雙面非球面鏡片，采用這樣的鏡片，可以使鏡頭的鏡片數(shù)減少許多，也可以得到更大倍率的變焦鏡頭。

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