球面像差是由镜头表面的球体引起的。从光轴上同一点发出的光通过透镜在像场空间的不同点会聚,从而移动图像的位置。对于所有使用球面镜头的镜头来说,这是不可避免的像差。它的产生是由于轴与透镜角度的入射角不同造成的。
当平行光通过镜子边缘时(远轴光),其焦点位置更靠近镜头;透镜中心,通过透镜中心(近轴光),远离透镜焦点(沿光轴行进的光量,称为纵向球差)。< br/>
由于这种像差,通过镜头边缘的光产生的光斑(Halo)形成在通过镜头中心部分的近轴光的像周围,让人感觉像模糊,而且整个画面蒙上了一层纱布,变成了没有新鲜锐度的灰色图像。
球差在镜头光圈全开或接近全开时最为明显,而且镜头越大,这种趋势越明显。
在使用镜头时,可以通过减小光圈来适当消除球差。
但需要注意的是,如果图像像差过大,可以通过减小光圈像差来移动焦平面(焦点)。
球面透镜的球差校正非常困难。通常是根据一个入口的光线(到光轴的距离),然后用凸凹两个透镜来完成适当的组合。但是,只要使用球面透镜,并不能显着改善一定程度的球差。
为了彻底消除全尺寸镜头的球面像差,只能使用非球面镜头。非球面透镜的作用是修改透镜表面的曲率,使其与近轴光和远轴光的焦点位置重合。
非球面镜片的制作方法主要有以下三种:
1.研磨非球面镜片:直接在整片玻璃上研磨,制造工艺成本相对较高;
2、模压非球面镜片:采用金属铸造技术直接压制熔化的光学玻璃/光学树脂。这种制造工艺成本比较低;
3、复合非球面镜片:在玻璃镜片表面覆盖一层特殊的光学树脂,磨成球面,再将光学树脂磨成非球面。这种制造工艺的成本介于以上两种工艺之间。