Quang cảnh, trong các hệ thống quang học, chẳng hạn như thấu kính và gương cong, độ lệch của tia sáng qua thấu kính, khiến hình ảnh của các vật thể bị mờ. Trong một hệ thống lý tưởng, mọi điểm trên đối tượng sẽ tập trung vào một điểm có kích thước bằng 0 trên hình ảnh. Tuy nhiên, trên thực tế, mỗi điểm hình ảnh chiếm một thể tích kích thước hữu hạn và hình dạng không đối xứng, gây ra một số mờ của toàn bộ hình ảnh. Không giống như gương phẳng, tạo ra hình ảnh không bị quang sai, ống kính là nhà sản xuất hình ảnh không hoàn hảo, chỉ trở nên lý tưởng cho các tia đi qua tâm của nó song song với trục quang học (đường thẳng qua tâm, vuông góc với bề mặt thấu kính). Các phương trình được phát triển cho các mối quan hệ hình ảnh đối tượng trong một thấu kính có bề mặt hình cầu chỉ gần đúng và chỉ đối phó với các tia đồng trục, tức là các tia chỉ tạo các góc nhỏ với trục quang. Khi ánh sáng chỉ có một bước sóng duy nhất, có năm quang sai được xem xét, được gọi là quang sai hình cầu, hôn mê, loạn thị, độ cong của trường và biến dạng. Một quang sai thứ sáu được tìm thấy trong các thấu kính (nhưng không phải là gương) Một cách rõ ràng, quang sai màu Kết quả khi ánh sáng không đơn sắc (không phải là một bước sóng).
quang học: quang sai ống kính
Nếu một thấu kính là hoàn hảo và vật thể là một điểm duy nhất của ánh sáng đơn sắc, thì, như đã nói ở trên, sóng ánh sáng nổi lên từ
Trong quang sai hình cầu, các tia sáng từ một điểm trên trục quang của thấu kính có bề mặt hình cầu không phải tất cả đều gặp nhau tại cùng một điểm ảnh. Các tia đi qua thấu kính gần trung tâm của nó được tập trung xa hơn so với các tia đi qua một vùng tròn gần vành của nó. Đối với mọi hình nón của tia từ một điểm đối tượng hướng trục gặp thấu kính, có một hình nón của tia hội tụ để tạo thành một điểm hình ảnh, hình nón có chiều dài khác nhau tùy theo đường kính của vùng hình tròn. Bất cứ nơi nào một mặt phẳng ở góc vuông với trục quang học được thực hiện để cắt một hình nón, các tia sẽ tạo thành một tiết diện tròn. Diện tích của mặt cắt thay đổi theo khoảng cách dọc theo trục quang học, kích thước nhỏ nhất được gọi là vòng tròn ít nhầm lẫn nhất. Hình ảnh miễn phí nhất của quang sai hình cầu được tìm thấy ở khoảng cách này.
Hôn mê, được gọi là vì hình ảnh điểm bị mờ thành hình sao chổi, được tạo ra khi các tia từ điểm đối tượng ngoài trục được chụp bởi các vùng khác nhau của ống kính. Trong quang sai hình cầu, hình ảnh của một điểm đối tượng trên trục rơi trên mặt phẳng vuông góc với trục quang có hình tròn, kích thước khác nhau và được đặt chồng lên một tâm chung; trong trạng thái hôn mê, hình ảnh của một điểm đối tượng ngoài trục có hình tròn, kích thước khác nhau, nhưng bị dịch chuyển so với nhau. Biểu đồ kèm theo cho thấy một trường hợp phóng đại của hai hình ảnh, một hình ảnh xuất phát từ một hình nón trung tâm của tia và hình kia từ hình nón đi qua vành. Cách thông thường để giảm hôn mê là sử dụng màng ngăn để loại bỏ các tế bào hình nón bên ngoài.
Loạn thị, không giống như quang sai hình cầu và hôn mê, xuất phát từ sự thất bại của một vùng duy nhất của ống kính để tập trung hình ảnh của một điểm ngoài trục tại một điểm. Như thể hiện trong sơ đồ ba chiều, hai mặt phẳng vuông góc với nhau đi qua trục quang là mặt phẳng kinh tuyến và mặt phẳng sagittal, mặt phẳng kinh tuyến là mặt phẳng chứa điểm đối tượng ngoài trục. Các tia không nằm trong mặt phẳng kinh tuyến, được gọi là các tia xiên, được tập trung ở xa ống kính hơn so với các tia nằm trong mặt phẳng. Trong cả hai trường hợp, các tia không gặp nhau trong một tiêu điểm mà là các đường thẳng vuông góc với nhau. Trung gian giữa hai vị trí này các hình ảnh có hình elip.
Độ cong của trường và biến dạng đề cập đến vị trí của các điểm hình ảnh đối với nhau. Mặc dù ba quang sai trước đây có thể được sửa trong thiết kế của ống kính, hai quang sai này vẫn có thể tồn tại. Trong độ cong của trường, hình ảnh của một vật thể phẳng vuông góc với trục quang sẽ nằm trên một bề mặt parabol gọi là bề mặt Petzval (sau József Petzval, một nhà toán học người Hungary). Các trường hình ảnh phẳng là mong muốn trong nhiếp ảnh để phù hợp với mặt phẳng phim và phép chiếu khi giấy phóng to hoặc màn hình chiếu nằm trên một mặt phẳng. Biến dạng đề cập đến biến dạng của một hình ảnh. Có hai loại biến dạng, một trong hai loại có thể xuất hiện trong ống kính: biến dạng nòng, trong đó độ phóng đại giảm theo khoảng cách từ trục và méo méo, trong đó độ phóng đại tăng theo khoảng cách từ trục.
Hiện tượng quang sai cuối cùng, quang sai màu, là sự thất bại của một thấu kính trong việc tập trung tất cả các màu trong cùng một mặt phẳng. Do chỉ số khúc xạ ít nhất ở đầu đỏ của quang phổ, nên tiêu cự của thấu kính trong không khí sẽ lớn hơn đối với màu đỏ và xanh lục so với màu xanh lam và tím. Độ phóng đại bị ảnh hưởng bởi quang sai màu, khác nhau dọc theo trục quang và vuông góc với nó. Đầu tiên được gọi là quang sai màu dọc, và thứ hai, quang sai màu bên.
