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機器視覺光學鏡頭相當于人眼的晶狀體，所以在機器視覺系統中非常重要。 機器視覺光學鏡頭的成像質量優劣與像差校正的優良與否及像差大小有很大關系。而常見的像差有球面像差、像散差、場曲率和色像差等。下面由專業機器視覺光學系統制造商POMEAS普密斯光學分享下這幾種像差如何影響機器視覺光學鏡頭基礎知識。
一、球面像差
球面像差是指根據其接觸到機器視覺光學鏡頭的光圈位置，在不同距離聚焦的光線，也是表示光圈大小的函數。球面透鏡表面的光入射角越陡，透鏡折射光線的方式中的誤差就越大。具有大光圈的鏡頭更可能具有會對圖像質量產生負面影響的球面像差。如果鏡頭有大量球面像差，則可以通過閉合虹膜來增加，進而改善圖像質量，但圖像質量的改善程度有限。虹膜閉合過多會導致衍射限制性能。
光學設計（包括高折射率玻璃或附加元件）可用于更正快速鏡頭中的球面像差；這些設計將減少每個表面的折射量以及球面像差量。但是，這可能會導致機器視覺光學鏡頭組件的大小、重量以及成本增加。
二、像散差
像散是視場角函數。總的來說，像散差在機器視覺光學鏡頭通過廣角拍攝時發生，但視場方向的性能會比視場正交方向的性能更低。如果查看一連串一半水平、一半垂直的條形，那么某個方向的條形將聚焦，但另一個方向的條形會失焦。
這一情況是由以下原因導致的：遠離物體中心的光線不會像軸光線一樣通過旋轉對稱的表面。要更正該問題，需要完成兩項操作：針對視場光線采用對稱光圈設計以及低入射角度設計。保持對稱設計可形成類似于雙高斯鏡頭的外形。請記住，對稱設計會阻止使用長焦或反向長焦設計，這可能會導致長焦距設計成為具有小后焦距的大短焦距設計。
減小入射角與減少球面像差類似，需要更高折射率的玻璃和額外元件，這會導致鏡頭的大小、重量和成本增加。此處使用的簡化定義特意結合了像散和彗形像差的影響，以方便理解。
三、場曲率
場曲率是描述圖像平面希望自然彎曲的放大倍率的像差。這種像差是由系統中的機器視覺光學鏡頭元件的焦距總和乘以折射率（不等于零）得出的。如果總和是正數（這是成像鏡頭典型特征），圖像平面將有一個凹曲率；這就是為何影院熒幕往往略微彎曲的原因所在。由于機器視覺光學鏡頭很少會選擇彎曲圖像平面，因此設計人員必須插入凹面更正元件以降低焦距的總和。這使鏡頭更長，而且通常迫使凹面透鏡需要靠近圖像平面，從而減少鏡頭的后焦距。
四、色像差
色像差意味著不同波長的光聚焦在不同的點。由于玻璃的色散決定了其在不同波長下的折射能力，因此可以通過設計包含凹凸透鏡（使用具有不同色散的玻璃制成）的成像鏡頭來去除色像差。圖6描述了該情況，將單透鏡與消色差雙合透鏡進行了對比。這種設計的一個缺點是，它增加了鏡頭所需的元件數量。