在光学设计的学习与实践中，像差（aberration）是一个无法绕开的概念。作为影响成像质量的关键因素之一，像差的存在常常决定了一个光学系统的优劣。在各种像差类型中，球差（spherical aberration）由于其普遍性和显著性，成为了设计初期必须着重考虑的问题之一。希望通过本篇文章，能够为读者提供一个清晰的思路，帮助大家更好地理解球差，并在设计中灵活运用相关理论。
Part1
球差的概念
初级球差之和孔径大小有关，可以用赛德尔系数近似描述，在ZEMAX软件中，我们可以看到赛德尔系数S1，这个数的数值就表示初级球差的大小，W040表示波像差形式下的初级球差，大家可以思考一下几何像差和波像差的单位分别是什么。
由于球差是球面产生的，在理论上，是不是但凡我们用的是球面，球差就无法避免呢，其实不是的，在几何上存在几个特殊状态，可以让球面不产生球差，这几个特殊的位置称为齐明点，如果大家感兴趣的话可以看下面这篇我之前写的文章。同样的非球面对于球差有补偿作用（例如施密特校正板），而理想的抛物面同样不产生球差。
Part2
球差的控制与校正
在成本允许的情况下，如果我们通过优化透镜形状已经不足以校正球差，那么利用多片透镜或光学元件间的组合设计，使不同元件产生的球差互相抵消，达到校正效果。
Part4
总结
球差作为光学像差中最为常见的一种现象，其本质来源于球面透镜在折射光线时，无法保证所有光线在同一点聚焦。通过对球差的形成、影响以及校正方法的深入讨论，可以看到球差的控制是光学设计中一项至关重要的任务。
在本篇文章中，我们首先从球差的定义出发，结合仿真案例，阐述了球差的产生原理及其对成像质量的影响。随后，通过分析球差校正的基本原理与常用方法，我们展示了如何利用非球面设计、多元光学元件组合以及透镜形状优化等手段，有效降低球差并提升光学系统的性能。
需要注意的是，球差的校正往往不是孤立的，它与其他像差（如色差、像散等）相互交织，形成复杂的光学设计问题。在实际设计中，工程师不仅需要掌握基本的校正方法，还需要综合权衡系统性能、成本、体积等多重因素。
通过这篇文章的讨论，希望读者能够对球差有一个简单直观的认识，并能在设计与优化光学系统时，将理论应用于实践。
最后，还是谢谢各位看到这里。您的点赞、在看、转发就是我更新的动力，如果对您有帮助，可以在下面赞赏作者哦。拜托啦，这对我真的很重要。
对本文中提到的系统有任何疑问或者需要，可以加下方微信交流。
近期其他精彩内容：
如何学习光学设计，浅谈我的个人体会（附推荐书单） | 之晓光学
END
更多内容请到之晓光学公众号主页
广告/咨询/合作/科研成果推广等，请联系微信号: lgs810975
