球面像差(spherical aberration)是由于透镜表面是球面而引起的。由光轴上同一物点发出的光线，通过镜头后，在像场空间上不同的点会聚，从而发生了结像位置的移动。

对于全部采用球面镜片的镜头而言，这是一种无可避免的像差。它的产生是由于离轴距离不同的光线在镜片表面形成的入射角不同而造成的。

当平行的光线由镜面的边缘(远轴光线)通过时，它的焦点位置比较靠近镜片；而由镜片的中央通过的光线(近轴光线)，它的焦点位置则比较远离镜片(这种沿着光轴的焦点错间开的量，称为纵向球面像差)。

由于这种像差的缘故，就会在通过镜头中心部分的近轴光线所结成的影像周围，形成由通过镜头边缘部分的光线所产生的光斑(Halo，光晕)，使人感到所形成的影象变成模糊不清，画面整体好象蒙上一层纱似的，变成缺少鲜锐度的灰蒙蒙的影像。这个光斑的半径称为横向球面像差。

球面像差在镜头光圈全开或者接近全开的时候表现最为明显，口径愈大的镜头，这种倾向愈明显。

在镜头使用上，通过缩小光圈可适当xx球面像差。

但是需要注意的是：如果像差过大，通过缩小光圈xx像差是，可能会引起聚焦平面(就是焦点)的移动。

对于球面镜片的球面像差进行矫正，是件非常困难的事情。通常是以某一个入射距(从光轴起算的距离)的光线为基准，然后使用凸、凹两枚镜片加以适当的组合来完成。但是，只要使用球面镜片，某种程度的球面像差就无法获得很大的改善。

要想xxxx大口径镜头全开状态的球面像差，除了采用非球面镜片(Aspherical Lens)之外，别无他法。

非球面镜片的作用就是通过修改镜片表面的曲率，让近轴光线与远轴光线所形成的焦点位置重合。

目前主要有三种制造非球面镜片的方法：

1、研磨非球面镜片：在整块玻璃上直接研磨，这种制造工艺成本相对较高；

2、模压非球面镜片：采用金属铸模技术将融化的光学玻璃/光学树脂直接压制而成，这种制造工艺成本相对较低；

3、复合非球面镜片：在研磨成球面的玻璃镜片表面上覆盖一层特殊的光学树脂，然后将光学树脂部分研磨成非球面。这种制造工艺的成本界于上述两种工艺之间。

由于光线进入广角镜头的入射角比较大，所以球面像差的表现在广角镜头尤为明显。所以在广角镜头上采用非球面镜片来xx像差的有效方法。

下面是一些广角镜头的镜头结构：

通常的非球面镜片是一面为非球面，另外一面是球面。近年来出现了双面非球面镜片，采用这样的镜片，可以使镜头的镜片数减少许多，也可以得到更大倍率的变焦镜头。

色像差与色散

白光是指由各种波长的光线平均混合在一起光线，感觉不出色彩，人眼可以感受到的可见光的波长为400nm(紫色)~700nm(红色)。

光学玻璃的折射率随通过的光波的波长变化而变，它对短波长的光的折射率比长波长的折射率更大，当白光通过三棱境时，我们可以观察到彩虹光谱。由对波长的折射率不同而引起的彩虹光谱称之为色散现象(Dispersion)。

在摄影镜头中。这种起因于不同波长的像差，我们称它为色像差(Chromatic aberration)。

色像差分成两种：

1、轴向色像差(Axial chromatic aberration)：指的是光轴上的位置，因波长不同产生不同颜色有不同焦点的现象。如上图，红色光线的焦点比蓝色光线的焦点更远离镜片。

2、倍率色像差(Chromatic difference of magnification)：系指像的周围因光线波长的差异，所引起的映像倍率之改变。这是一种轴外像差，随视场角的增大而增大。

轴向色像差涉及到成像的焦点距离，引起色彩产生松散或光斑(flare)；而倍率色像差别则涉及到成像的大小，在画面周围引起色彩错开，形成扩散的彩色条纹，如镶边(fringing)现象。

色像差不仅影响彩色胶片上成像的色彩再现，也会减低黑白胶片上成像的解像力。

轴向色像差的矫正，一般是采用不同折射率/色散率的镜片来进行组合，使它们的色像差相互抵消。典型的视采用一个正的冕牌透镜与一个负的火石透镜组合。会聚的冕牌透镜具有低折射率和小的色散，而发散的火石透镜具有高折射率和更大的色散。

倍率色像差的矫正比较困难，它对像质的劣化作用随焦距增大而加剧，并且不会随光圈缩小而减少。倍率色像差的有效矫正办法是采用异常/超低色散的光学玻璃。

镜头的焦点距离愈长，色像差的影响愈大，特别是超长焦镜头，色像差矫正是获得鲜锐画质的最重要关键所在。仅仅仰赖光学玻璃的组合，依然有它的极限，异常/超低色散，才能具有明显的改善。

光学基础知识：白光、颜色混合、RGB、色彩空间

1665年，牛顿(Isaac Newton)进行了太阳光实验，让太阳光通过窗板的小圆孔照射在玻璃三角棱镜上，光束在棱镜中折射后，扩散为一个连续的彩虹颜色带，牛顿称之为光谱，表示连续的可见光谱。而可见光谱只是所有电磁波谱中的一小部分。

牛顿认为白光(太阳光)使复杂的，由无数种不同的光线混合，各种光线在玻璃中受到不同程度的折射。棱镜没有改变白光而只是将它分解为简单的组成部分，把这些组成部分混合，能够重新恢复原来的白色。利用第二块棱镜可以将扩散的光再次合成为白光。

在重新合成之前，通过屏蔽部分光谱，可以产生各种颜色。Young在1802年的实验表明：如果在红、绿、蓝区域选择部分光谱，这三者适当的混合可以再现白光。

后来，Helmholtz成功地定量分析了这种现象。混合物中红、绿、蓝比例的变化可以产生多种颜色，几乎可以产生任何颜色，红色、绿色、蓝色三者等量的混合可以再现白色。

所以：红、绿、蓝这三种颜色就称为“三原色”(RGB)。

红、绿、蓝光的混合结果暗示了人眼也拥有三种颜色的灵敏读，分别对应于红、绿、蓝。这种三灵敏度理论称之为Young-Helmholtz颜色视觉理论。它可以对三原色合成颜色作出非常简单的解释。

三原色理论被广泛应用于各种涉及视觉的场合。

补色的概念：从白色中减去颜色A所形成的颜色，称之为颜色A的补色 (complementary color)。

补色的形成：(白色减掉三原色，就是黑色)

补色的特点：当使用某个补色滤镜时，该补色对应的原色会被过滤掉：

原色以及所对应补色的名称：

颜色再现有两种方式：

1、原色加法：三原色全部参与叠加形成白色，任意其中两种原色相加形成不参与合成的颜色的补色。

这是合成的示意图：