光学基础知识：球面像差(spherical aberration)与非球面镜片

光学基础知识：球面像差（spherical aberration）与非球面镜片球面像差（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消除球面像差。但是需要注意的是：如果像差过大，通过缩小光圈消除像差是，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。要想彻底消除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消除像差 的有效方法。Canon EF 14/2.8L USMCanon EF 24/1.4L USMNikon AF 18/2.8DMinolta AF 35/1.4GSigma 14/2.8EX AspTamron SP AF 14/2.8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