수차,렌즈 및 곡선 거울과 같은 광학 시스템에서 렌즈를 통한 광선의 편차로 인해 물체의 이미지가 흐려집니다. 이상적인 시스템에서 객체의 모든 점은 이미지의 크기가 0 인 점에 초점을 맞 춥니 다. 그러나 실제로 각 이미지 포인트는 유한 크기와 비대칭 모양의 볼륨을 차지하여 전체 이미지가 약간 흐려집니다. 수차가없는 이미지를 생성하는 평면 거울과는 달리 렌즈는 불완전한 이미지 생성기이며 광학 축(렌즈 표면에 수직 인 중심을 통과하는 선)과 평행 한 중심을 통과하는 광선에만 이상적입니다. 구면 표면을 갖는 렌즈에서 객체-이미지 관계를 위해 개발 된 방정식은 근사치이며 근축 광선(즉,광학 축과 작은 각도 만 만드는 광선)만 처리합니다. 단일 파장의 빛만 존재하는 경우 구면 수차,혼수 상태,난시,필드 곡률 및 왜곡이라고하는 5 가지 수차가 고려됩니다. 렌즈(거울이 아닌)에서 발견되는 여섯 번째 수차,즉 색수차는 빛이 단색이 아닌 경우(한 파장이 아닌)발생합니다.
구면 수차에서,구면 표면을 갖는 렌즈의 광축상의 한 점으로부터의 광선이 모두 동일한 이미지 지점에서 만나는 것은 아니다. 그것의 센터에 렌즈 가깝을 통과하는 광선은 그것의 변죽의 가까이에 원형 지역을 통과하는 광선 보다는 멀리 멀리 집중됩니다. 렌즈를 만나는 축 방향 물체 점으로부터의 모든 광선의 원뿔에 대해,이미지 점을 형성하기 위해 수렴하는 광선의 원뿔이 있으며,원뿔은 원형 영역의 직경에 따라 길이가 다릅니다. 광축에 직각을 이루는 평면이 원뿔을 교차하도록 만들어지면 광선은 원형 단면을 형성합니다. 단면의 면적은 광학 축을 따라 거리에 따라 달라지며,가장 작은 크기는 혼란이 가장 적은 원으로 알려져 있습니다. 구면 수차의 가장 무료 이미지는이 거리에서 발견된다.
코 마,소위 포인트 이미지 혜성 모양으로 흐리게 하기 때문에,오프 축 개체 지점에서 광선 렌즈의 다른 영역에 의해 이미징 하는 때 생성 됩니다. 구면 수차에서,광학 축에 직각으로 비행기에가 축에 개체 포인트의 이미지는 원형 모양,다양 한 크기,그리고 일반적인 센터;에 대 한 겹쳐 코 마,오프 축 개체 포인트의 이미지는 원형 모양,다양 한 크기,하지만 서로 대 한 변위. 첨부 된 다이어그램은 두 이미지의 과장된 경우를 보여 주며,하나는 중앙 광선의 원뿔에서 발생하고 다른 하나는 테두리를 통과하는 원뿔에서 발생합니다. 코마를 감소시키기를 위한 일반적인 방법은 광선의 외부 콘을 삭제하기 위하여 격막을 채택하기 위한 것입니다.
난시는 구면 수차 및 혼수 상태와 달리 렌즈의 단일 영역이 단일 지점에서 축 외 지점의 이미지를 집중시키지 못하여 발생합니다. 3 차원 회로도에 도시 된 바와 같이,광축을 통과하는 서로 직각으로 된 두 평면은 자오선 평면과 시상 평면이며,자오선 평면은 축이 아닌 물체 점을 포함하는 것입니다. 비뚤어짐 광선이라고 불린 자오선 비행기에서 아닙니다 광선은 비행기에서 속이는 그들 보다는 렌즈에서,멀리 멀리 집중됩니다. 두 경우 모두 광선은 점 초점에서 만나는 것이 아니라 서로 수직 인 선으로 만난다. 이 두 위치 사이의 중간 이미지는 타원형입니다.
필드의 곡률과 왜곡은 서로 관련된 이미지 포인트의 위치를 나타냅니다. 이전의 세 가지 수차가 렌즈 설계에서 수정 될 수 있지만,이 두 가지 수차가 남아있을 수 있습니다. 필드의 곡률에서 광축에 수직 인 평면 물체의 이미지는 펫츠 발 표면(후 제이 제프 펫츠 발,헝가리 수학자)이라는 포물선 표면에 놓입니다. 평면 이미지 필드는 확대 용지 또는 프로젝션 스크린이 평평한 표면에 놓일 때 필름 평면 및 투영과 일치시키기 위해 사진에서 바람직하다. 왜곡은 이미지의 변형을 의미합니다. 두 가지 종류의 왜곡이 있는데,그 중 하나가 렌즈에 존재할 수 있습니다:축으로부터의 거리에 따라 배율이 감소하는 배럴 왜곡과 축으로부터의 거리에 따라 배율이 증가하는 핀쿠션 왜곡.
마지막 수차 인 색수차는 렌즈가 모든 색상을 동일한 평면에 집중시키지 못하는 것입니다. 굴절률은 스펙트럼의 적색 단부에서 최소이기 때문에 공기 중의 렌즈의 초점 거리는 청색 및 보라색보다 적색 및 녹색에 대해 더 클 것이다. 배율은 색수차에 의해 영향을 받으며,광학 축을 따라 다르고 그것에 수직입니다. The first is called longitudinal chromatic aberration, and the second, lateral chromatic aberration.
