彗差的表示、校正和优化

和球差是轴上物点产生旋转对称的像差不同，彗差是轴外物点产生的一种像差。

1）彗差的定义

从光轴外的某一点向镜头发出一束平行光线，经过光学系统后，在像平面上并不是成一个点的像，而是形成不对称的弥散斑，这种弥散斑的形状像彗星，从中心到边缘拖着一个由细到粗的尾巴，首端明亮、清晰，尾端宽大、暗淡、模糊。这种轴外光束引起的像差就称为彗差。彗差的大小既与孔径（光圈）有关，也与视场有关。在拍摄时也可以采取适当较小的光圈（孔径）来减少彗差对成像的影响。

2）彗差在ZEMAX 中的表示

打开一个双胶合透镜（见7.2节）的Spot Diagram（点列图或光斑图），放大后可以清晰地看出彗差的图案，如图2-9 所示。

已知彗差是由不同孔径区域成像在像面上高度不同而形成的，也就是说孔径边缘光线对主光线的偏离，而这种光线对此时不再是旋转对称的。

图2-9　彗差光斑图

和球差一样，也可以在赛得尔像差系数列表中查看彗差数据大小。在分析菜单栏中打开赛得尔像差系数统计表查看彗差，如图2-10 所示。其中，COMA 是ZEMAX 中彗差的操作数，W131 也表示彗差。(https://www.xing528.com)

图2-10　赛得尔像差系数

也可以查看赛得尔像差系数柱状图，如图2-11 所示。

图2-11　赛得尔像差系数柱状图

3）彗差的校正

可以使用评价函数操作数COMA 来专门对彗差进行优化，达到校正彗差的目的。

彗差是由轴外视场物点成像形成的，可以通过调整视场光阑的方法来减小彗差。即在优化时，调整光阑与镜头的相对位置来优化彗差大小。

使用对称结构的光学系统，可以十分有效地消除轴外视场的像差，如经典的Cooke 三片式物镜、双高斯照相物镜等，都是将视场光阑置于镜头组中间，使光阑两边对称。这种结构不单只对彗差校正，对像散、场曲和畸变的校正作用也是非常有帮助的。