工程光学课程设计
工程光学课程设计
工程光学课程设计设计名称：工程光学课程设计院系名称：专业班级：学生姓名：学号：指导教师：XXX教务处制20 13 年12 月工程光学课程设计评分表最后成绩的以优（90~100）、良（80~89）、中（70~79）、及格（60~69）和不及格（少于60分）五级给出。
第1章引言1.1 简单介绍对于实际的光学系统来说，它的成像往往是非完善成像，对于怎样来判断一个光学系统的性能的优劣，是光学设计中遇到的一个重要问题.在当前计算机辅助科研、教学的迅猛发展过程中，计算机辅助光学系统设计已成为光学设计不可缺少的一种重要手段.其中，由美国焦点软件公司所发展出的光学设计ZEMAX，可做光学组件设计与照明系统的照度分析，也可建立反射，折射，绕射等光学模型，并结合优化，公差等分析功能，是可以运算Sequential及Non-Sequential的软件.其主要特色有分析：提供多功能的分析图形，对话窗式的参数选择，方便分析，且可将分析图形存成图文件，例如：*.BMP, *.JPG等，且多种优化方式供使用者使用；公差分析：表栏式Tolerance参数输入和对话窗式预Tolerance参数，方便使用者定义；报表输出：多种图形报表输出，可将结果存成图文件及文字文件。
但是，这里必须强调一点的是，ZEMAX软件只是一个光学设计辅助软件，也就是说，该软件不能教你怎么去进行光学设计，而只是能对你设计的光学系统进行性能的优化以达最佳成像质量所以，在应用本教程进行光学辅助设计之前，您最好先学习一下光学设计的有关知识：首先是几何光学基础，几何光学是光学设计的基础，要做光学设计必须懂得各种光学仪器成像原理，外形尺寸计算方法，了解各种典型光学系统的设计方法和设计过程.实际光学系统大多由球面和平面构成。
记住共轴球面系统光轴截面内光路计算的三角公式，了解公式中各参数的几何意义是必要的，具体公式可参考有关光学书籍，在此就不一一介绍了。
对于平面零件有平面反射镜和棱镜，它们的主要作用多为改变光路方向，使倒像成为正像，或把白光分解为各种波长的单色光.在光学系统中造成光能损失的原因有三点：透射面的反射损失、反射面的吸收损失和光学材料内部的吸收损失。
工程光学设计第三版教学设计
工程光学设计第三版教学设计1. 教学背景光学技术在目前已被广泛应用于各个领域，如通信、医疗、安防、军事、航天等。
光学设计在各种光学应用中占据着重要的地位。
因此，培养具有光学设计理论和实践能力的人才是当前各个领域的迫切需要。
我校工程光学设计课程主要为工科学生提供光学设计的知识和技能，培养学生分析和解决实际工程问题的能力和思维方式。
2. 教学目标本教学设计的主要目的是让学生能够掌握工程光学设计的基本理论和方法，具有一定的实践能力和解决问题的思维方式。
2.1 知识目标1.了解光学系统的基本组成部分和工作原理；2.掌握光学设计的常用方法和软件工具；3.了解光学元器件的选型和特性；4.掌握光学系统的优化和调试方法。
2.2 技能目标1.具备光学系统建模和分析的能力；2.能够利用光学设计软件进行系统的设计和优化；3.掌握光学实验的基本操作和数据分析方法。
2.3 情感目标1.培养学生对光学技术的兴趣和热爱；2.让学生体验到解决实际工程问题的成就感和满足感。
3.1 理论知识1.光学系统的基本组成部分和工作原理；2.光线追迹理论；3.畸变理论和校正方法；4.光学元器件的基本原理和特性；5.激光器原理和应用。
3.2 实践技能1.光学系统的建模和仿真软件的使用；2.光学系统的设计和优化；3.光学实验的操作和数据分析。
4. 教学方法1.讲授法：通过教师讲授理论知识，让学生掌握光学系统的基本原理和工作原理。
2.实验法：通过光学实验，让学生有所实践，练习数据分析和实验操作技能。
3.课堂互动法：通过课堂提问和讨论，让学生思考问题，提升解决问题的能力和思维方式。
4.项目实践法：通过实验项目的设计和实践，让学生掌握实际工程应用中的光学设计方法和技能。
5. 教学评估1.平时表现：包括课堂表现、作业完成情况、实验技能等方面的评估。
2.期中考核：考核学生对光学系统原理和理论知识的掌握程度。
3.期末考核：考核学生对光学设计方法和技能的掌握程度和实践能力。
工程光学课程设计zemax
工程光学课程设计 zemax一、教学目标本课程的目标是让学生掌握工程光学的基本原理和应用技能，能够使用Zemax等光学设计软件进行简单的光学系统设计和分析。
知识目标包括了解光的传播、反射、折射等基本特性，掌握透镜、镜片等光学元件的设计和计算方法；技能目标包括能够运用Zemax进行光学系统的设计和仿真，分析光学系统的性能和优化方法；情感态度价值观目标包括培养学生的创新意识、团队合作能力和解决问题的能力。
二、教学内容教学内容主要包括光的传播、反射、折射等基本特性，透镜、镜片等光学元件的设计和计算方法，以及Zemax等光学设计软件的使用技巧。
具体的教学大纲如下：1.光的传播和反射：介绍光的基本特性，包括光的传播速度、传播方向等，以及光的反射定律和反射镜的设计方法。
2.光的折射和透镜：介绍光的折射定律和透镜的分类，包括凸透镜、凹透镜等，以及透镜的设计和计算方法。
3.光学系统设计：介绍光学系统的基本构成和设计方法，包括透镜组的设计、光学系统的性能分析等。
4.Zemax使用技巧：介绍Zemax的基本操作和功能，包括光学系统的建立、参数设置、仿真分析和优化方法。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
包括：1.讲授法：通过讲解光的传播、反射、折射等基本原理和透镜、镜片等光学元件的设计方法，使学生掌握基本概念和理论知识。
2.案例分析法：通过分析实际的光学系统设计案例，使学生能够将理论知识应用到实际问题中，培养学生的实际操作能力。
3.实验法：通过实验室的实践操作，使学生能够亲手搭建光学系统，观察光学现象，加深对光学原理的理解和掌握。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，将选择和准备以下教学资源：1.教材：《工程光学》教材，用于学生学习和复习基本理论知识。
2.参考书：《光学设计手册》等参考书籍，供学生深入学习和参考。
3.多媒体资料：制作相关的教学PPT和视频资料，用于课堂讲解和复习。
光学工程本科课程设计
光学工程本科课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握光学工程的基本原理、方法和应用，培养学生具备一定的实验技能和工程实践能力，提高学生的科学素养和创新能力。
具体目标如下：1.知识目标：学生能够掌握光学工程的基本概念、原理和常用技术，了解光学工程的发展趋势和应用领域。
2.技能目标：学生能够熟练运用光学工程的基本原理和方法解决问题，具备一定的实验操作能力和数据分析能力。
3.情感态度价值观目标：学生能够认识光学工程在现代科技中的重要地位，培养对光学工程的兴趣和热情，树立正确的科学观和创新意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括光学工程的基本原理、常用技术和应用。
具体安排如下：1.教材章节：第1章光学工程导论；第2章光学基本原理；第3章光学元件与系统；第4章光学测量与实验；第5章光学工程应用。
2.教学内容：光学工程的基本概念、发展历程和趋势；光线的传播、反射、折射等基本原理；光学元件的类型、功能和设计方法；光学系统的组成、性能和评价；光学测量方法和技术；光学工程在各个领域的应用案例。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
具体方法如下：1.讲授法：教师通过讲解、阐述、分析等方式，引导学生掌握光学工程的基本原理和知识。
2.讨论法：教师学生针对光学工程的重点、难点问题进行讨论，培养学生的思考能力和团队合作精神。
3.案例分析法：教师通过分析光学工程实际案例，让学生了解光学工程在实际应用中的方法和技巧。
4.实验法：学生动手进行光学实验，巩固理论知识，提高实验操作能力和实践能力。
四、教学资源为了保证教学质量，本课程将充分利用校内外教学资源。
具体资源如下：1.教材：选用国内权威出版社出版的光学工程教材，确保知识的科学性和系统性。
2.参考书：提供相关领域的经典著作和最新研究成果，丰富学生的知识视野。
3.多媒体资料：制作精美的PPT课件，运用视频、图片等直观展示光学工程的原理和应用。
工程光学课程设计
课程设计说明书课程设计名称：工程光学课程设计课程设计题目:三片式数码物镜的优化设计学院名称：理学院专业班级：光电信息科学与工程激光一班学生学号：1409090119学生姓名：夏志高学生成绩：指导教师：梁春雷课程设计时间：2016/06/27 至2016/07/03课程设计任务书一、课程设计的任务和基本要求1．查阅相关资料，光学设计的基本概念、光学玻璃的相关知识和软件的使用。
2．学习各种像差的基本概念、描述及评价方法，掌握近轴光线追迹公式。
3．本课题要求设计出一个三片式数码照相物镜，要求的光学特性为:，，;像质主要以调制传递函数MTF衡量，具体要求是对于低频（17lp/mm)，视场中心的MTF≥0。
9,视场边缘的MTF≥0。
80；对于高频（51lp/mm），视场中心的MTF≥0.3，视场边缘的MTF≥0。
20，另外,最大相对畸变dist≤4%。
该物镜对d光校正单色像差，对F、C光为校正色差。
4．学习使用ZEMAX进行数据录入和报表输出，分析各种初级像差并设置优化函数；设计三片式数码照相物镜并优化，对像差做简单的分析之后，撰写课程设计论文.5．课题设计（论文）难度适中，工作努力,遵守纪律，工作作风严谨务实,按期圆满完成规定的任务。
6．综述简练完整，有见解;立论正确，论述充分，结论严谨合理；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文（设计)结果有一定的参考价值。
二、进度安排1．6月27日：了解光学设计的基本概念、光学玻璃的相关知识和软件的使用。
以单透镜的设计为例学习数据的录入，基本概念和设计思想在软件中的实现，初步掌握ZEMAX的分析工具和数据含义及输出。
2．6月28日至6月29日:学习各种像差的基本概念、描述及评价方法，掌握近轴光线追迹公式。
3．6月30日：学习查找文献资料，选择合适的数码物镜初始结构，用缩放法进行缩放,缓慢调整有关参数并优化，并最终得到比较好的设计参数.学习光学玻璃材料知识,通过选择合适的玻璃，校正像差.4．7月1日：整理思路，撰写课程设计论文，论文中要体现像差概念和评价、体现zemax评价函数的构造及优化过程像差的变化；检查格式，符合课程设计论文格式要求.5．7月2日至7月3日：课程设计答辩并上交论文；三、参考资料或参考文献［1]胡玉禧。
工程光学课程设计
工程光学课程设计
工程光学课程设计旨在为学生提供工程光学学科的基本理论和
实践知识，培养学生的实际能力和解决问题的能力。
第一部分：基础知识
1. 光学基础
介绍光的物理和几何性质，光的干涉、衍射和偏振等基本现象和理论。
2. 光学元件
介绍各种光学元件的原理、特点和使用方法，包括透镜、棱镜、反射镜等。
3. 光学系统
介绍光学系统的设计和分析方法，包括凸透镜成像、反射成像、Abbe成像理论等。
第二部分：应用技术
1. 光学测量技术
介绍使用光学技术进行测量的原理和方法，包括激光测距、干涉测量等。
2. 光学成像技术
介绍使用光学成像技术进行成像的原理和方法，包括数字图像处理、光学显微镜等。
3. 光学通信技术
介绍光学通信的基本原理和技术，包括光纤通信、激光通信等。
第三部分：实验设计
1. 光学元件制作
设计制作凸透镜、反射镜等光学元件，并对其进行测试和分析。
2. 光学成像实验
设计实现光学成像实验，包括使用光学显微镜观察样品、使用数字图像处理技术进行图像分析等。
3. 光学通信实验
设计实现光学通信实验，包括激光通信实验、光纤通信实验等。
通过以上课程设计，学生将掌握工程光学学科的基本理论和实践知识，具备解决实际问题和进行科学研究的能力。
工程光学课程教案设计模板
一、课程基本信息1. 课程名称：工程光学2. 学时安排：共计XX学时，每周XX课时3. 教学对象：XX年级XX专业学生4. 教学目标：（1）使学生掌握工程光学的基本原理和基本概念；（2）培养学生运用光学知识解决实际工程问题的能力；（3）提高学生的创新意识和团队协作能力。
二、教学内容1. 光学基本原理（1）光的传播规律（2）光的反射与折射（3）光的干涉与衍射（4）光的偏振2. 光学仪器（1）光学元件（2）光学系统（3）光学仪器的设计与制造3. 光学在工程中的应用（1）光学成像技术（2）光学检测技术（3）光学传感技术（4）光学信息处理技术4. 课程设计（1）望远镜的组装（2）Zemax：设计一大相对孔径望远镜物镜，像差校正到0三、教学进度安排1. 第一周：光学基本原理2. 第二周：光的传播规律3. 第三周：光的反射与折射4. 第四周：光的干涉与衍射5. 第五周：光的偏振6. 第六周：光学元件7. 第七周：光学系统8. 第八周：光学仪器的设计与制造9. 第九周：光学成像技术10. 第十周：光学检测技术11. 第十一周：光学传感技术12. 第十二周：光学信息处理技术13. 第十三周：课程设计（望远镜的组装）14. 第十四周：课程设计（Zemax：设计一大相对孔径望远镜物镜，像差校正到0）四、教学方法与手段1. 讲授法：系统讲解工程光学的基本原理和基本概念。
2. 案例分析法：结合实际工程案例，引导学生分析光学问题。
3. 实验教学法：通过实验操作，使学生掌握光学仪器的使用方法。
4. 讨论法：组织学生讨论光学在工程中的应用，激发学生的创新意识。
5. 网络教学资源：利用网络资源，拓宽学生的视野。
五、考核方式1. 平时成绩：课堂表现、作业完成情况等，占总成绩的30%。
2. 期中考试：测试学生对工程光学基本原理的掌握程度，占总成绩的30%。
3. 课程设计：评价学生在课程设计中的实际操作能力和创新意识，占总成绩的20%。
天津大学工程光学教案
课程名称：工程光学授课对象：本科生课时：2课时教学目标：1. 使学生掌握理想光学系统的基本概念和成像性质。
2. 理解基点、基面及其在光学系统表示中的作用。
3. 学会使用图解法和解析法求解像。
4. 了解高斯成像公式及其应用。
教学重点：1. 理想光学系统的成像性质。
2. 基点、基面的概念及其在光学系统表示中的应用。
3. 高斯成像公式的推导与应用。
教学难点：1. 高斯成像公式的推导。
2. 不同类型光学系统的成像性质分析。
教学过程：第一课时一、导入1. 介绍工程光学在光学工程领域的重要性。
2. 回顾几何光学的基本概念和原理。
二、讲解1. 理想光学系统的概念：通过实际光学系统抽象出的理想模型。
2. 成像性质：光学系统对物体成像的规律。
3. 基点、基面的概念及其在光学系统表示中的应用。
三、实例分析1. 分析几种典型光学系统的成像性质，如凸透镜、凹透镜、平面镜等。
2. 举例说明基点、基面在光学系统表示中的作用。
四、高斯成像公式1. 推导高斯成像公式。
2. 解释公式中各个参数的含义。
3. 应用高斯成像公式进行成像计算。
第二课时一、复习1. 回顾上一节课的重点内容。
2. 提问学生，检查对重点知识的掌握情况。
二、讲解1. 分析不同类型光学系统的成像性质。
2. 讨论光学系统的像差及其产生原因。
三、实例分析1. 分析典型光学系统的成像质量评价。
2. 讨论如何提高光学系统的成像质量。
四、总结1. 总结本节课的主要内容和重点。
2. 强调学生在实际应用中应注意的问题。
教学评价：1. 学生对理想光学系统成像性质的理解程度。
2. 学生运用高斯成像公式进行成像计算的能力。
3. 学生对光学系统像差及其产生原因的认识。
课后作业：1. 查阅资料，了解光学系统的实际应用案例。
2. 完成光学系统成像计算题目，加深对成像公式的理解。
教学反思：1. 关注学生对重点知识的掌握情况，及时调整教学策略。
2. 结合实际案例，提高学生对光学知识的兴趣和应用能力。
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课程设计说明书课程设计名称：工程光学课程设计课程设计题目：三片式数码物镜的优化设计学院名称：理学院专业班级：光电信息科学与工程激光一班学生学号：1409090119学生姓名：夏志高学生成绩：指导教师：梁春雷课程设计时间：2016/06/27 至2016/07/03课程设计任务书一、课程设计的任务和基本要求1．查阅相关资料，光学设计的基本概念、光学玻璃的相关知识和软件的使用。
2．学习各种像差的基本概念、描述及评价方法，掌握近轴光线追迹公式。
3．本课题要求设计出一个三片式数码照相物镜，要求的光学特性为：mmf6='，ω；像质主要以调制传递函数MTF衡量，具体要求是对于低频D,1='f4502=(17lp/mm)，视场中心的MTF≥0.9，视场边缘的MTF≥0.80；对于高频(51lp/mm)，视场中心的MTF≥0.3，视场边缘的MTF≥0.20，另外，最大相对畸变dist≤4%。
该物镜对d光校正单色像差，对F、C光为校正色差。
4．学习使用ZEMAX进行数据录入和报表输出，分析各种初级像差并设置优化函数；设计三片式数码照相物镜并优化，对像差做简单的分析之后，撰写课程设计论文。
5．课题设计(论文)难度适中，工作努力，遵守纪律，工作作风严谨务实，按期圆满完成规定的任务。
6．综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文(设计)结果有一定的参考价值。
二、进度安排1．6月27日：了解光学设计的基本概念、光学玻璃的相关知识和软件的使用。
以单透镜的设计为例学习数据的录入，基本概念和设计思想在软件中的实现，初步掌握ZEMAX的分析工具和数据含义及输出。
2．6月28日至6月29日：学习各种像差的基本概念、描述及评价方法，掌握近轴光线追迹公式。
3．6月30日：学习查找文献资料，选择合适的数码物镜初始结构，用缩放法进行缩放，缓慢调整有关参数并优化，并最终得到比较好的设计参数。
学习光学玻璃材料知识，通过选择合适的玻璃，校正像差。
4．7月1日：整理思路，撰写课程设计论文，论文中要体现像差概念和评价、体现zemax评价函数的构造及优化过程像差的变化；检查格式，符合课程设计论文格式要求。
5．7月2日至7月3日：课程设计答辩并上交论文；三、参考资料或参考文献[1]胡玉禧.应用光学[M].2版，合肥：中国科学技术大学出版社，2015.2[2]张以谟.应用光学[M].3版，北京：电子工业出版社，2010.7[3]郁道银，谈恒英.工程光学[M].3版北京：机械工业出版社，2011.[4]李晓彤，岑兆丰.几何光学像差光学设计[M]，杭州：浙江大学出版社，2003.[5]王之江，实用光学技术手册[M]，北京：机械工业出版社，2007.[6]王朝晖，焦斌亮，徐朝鹏编著.光学系统设计教程[M].北京：北京邮电大学出版社，2013.8[7]毛文炜.现代光学镜头设计方法与实例[M].北京：机械工业出版社，2013.4.[8]林晓阳.ZEMAX光学设计超级学习手册[M].北京：人民邮电出版社，2014.4本科生课程设计成绩评定表目录1．照相机物镜的发展历程 (1)2．技术要求 (2)3．光学系统成像评价 (3)3．1概述 (3)3．2几何像差及其相应校正方法 (3)3．2.1球差 (3)3．2.2彗差 (4)3．2.3像散 (4)3．2.4场曲 (4)3．2.5畸变 (5)3．2.6色差 (5)4.三片型照相物镜的设计 (5)4．1定义系统参数 (5)4.1.1入瞳直径 (5)4．1.2 孔径值 (6)4．1.3 视场 (7)4．1.4波长 (7)4．2校正及优化 (12)4．2.1调试过程 (12)4．2.2最终优化结果 (13)5．设计总结 (20)6．心得体会 (21)1．照相机物镜的发展历程很早就有透镜的相关记载，比如出现在古希腊阿里斯托芬的戏剧云彩中的烧玻璃；古罗马老普林尼的文字叙述中也表示罗马帝国知道烧玻璃，并且提及矫正透镜第一个可能的用途：说是尼禄用于观看格斗比赛使用的绿宝石。
阿拉伯的数学家Ibn Sahl使用所知的史奈尔定律计算透镜的形状。
最古老的人工制品是在美索不达米亚的尼尼微被挖掘出来的石英透镜，大约出现在纪元前640年。
中国战国时期的《墨子》一书，叙述了透镜成像规律。
《墨子·经下》及《墨子·经说下》的第二四、二五条，便分别叙述了凹透镜和凸透镜的成像规律。
眼镜大约在1280年的意大利被发明，之后透镜才被普遍的利用。
尼古拉斯·库沙则被认为是第一位将凹透镜用于治疗近视的人，时间则是1451年。
恩斯特·阿贝(1860年)提出的阿贝正弦条件，描述了透镜或其他光学系统要能在离开光轴的区域上产生如同在光轴上一样清晰的影像所必须要的条件。
他改革了光学仪器，例如显微镜的设计，主导了光学仪器的研究与发展。
在日常生活中，照相机是人们必不可少的，他历史悠久，发展迅速，给人们的往日生活带来了美好的回忆。
1500年意大利人发明用暗室能观察影像，到十八世纪初出现了木制暗箱。
1812年英国人渥拉斯顿用新月形凹透镜作为暗箱的镜头，能获得较好的影像，这就是后来的照相机镜头的雏形。
1727年德国人发现硝酸银和白粉的混合物具有感光性。
1839年法国人达盖尔发明了银版法，得出了逼真的正像，感光性能有了明显的改进。
法国机械商将带有渥拉斯顿型镜头的木制暗箱装上银版感光片，第一次摄下了人像，成为人类历史上第一架可供使用的照相机。
从第一架照相机问世至今的一百多年来，照相机有了飞速的发展，它的演变历史大致可分为三个阶段：1．从1839年到1938年这近百年的时间，为照相机的初级阶段。
其特点是适应摄影实践的需求，提高照相机的技术性能和发展照相机的品种。
这个阶段后期，形成了照相机工业，并进入了光学机械制造行业。
2．从1939年到五十年代末，为照相机的发展中阶段。
特点是光学机械结构进一步完善，电子技术开始应用在照相机上，这个阶段也是120和135照相机并行发展的时代。
3．从六十年代开始至今,为照相机发展的第三阶段。
照相机已经进入光学精密机械与电子相结合的时代，或称为高级阶段。
2．技术要求'，设计出一个三片式数码照相物镜，要求的光学特性为：mmf6=ω；像质主要以调制传递函数MTF衡量，具体要求是对于低频D,1='f4502=(17lp/mm)，视场中心的MTF≥0.9，视场边缘的MTF≥0.80；对于高频(51lp/mm)，视场中心的MTF≥0.3，视场边缘的MTF≥0.20，另外，最大相对畸变dist≤4%。
该物镜对d光校正单色像差，对F、C光为校正色差。
3．光学系统成像评价3．1概述光学设计必须校正光学系统的像差，但既不可能也无必要把像差校正到完全理想的程度，因此需要选择像差的最佳校正也需要确定校正到怎样的程度才能满足使用要求，即确定像差容限。
对光学系统成像性能的要求主要有两个方面：第一方面是光学特性，包括焦距、像距、放大率、入瞳位置、入瞳距离等；第二方面是成像质量，光学系统所成的像应该足够清晰，并且物像相似，变形要小3．2几何像差及其相应校正方法像差指在光学系统中由透镜材料的特性或折射(或反射)表面的几何形状引起实际像与理想像的偏差。
理想像就是由理想光学系统所成的像。
实际的光学系统，只有在近轴区域以很小的孔径角的光束所生成的像才是完善的。
但在实际应用中，须有一定大小的成像空间和光束孔径，同时还由于成像光束多是有不同颜色的光组成的，同一介质的折射率随颜色而异。
因此实际光学系统的成像具有一系列缺陷，这就是像差。
像差的大小反映了光学系统质量的优劣。
几何像差主要有七种：其中单色光像差有五种，即球差、彗差、像散、场曲和畸变；在实际的光学系统中，各种像差是同时存在的。
它影响了光学系统成像的清晰度、相似性和色彩逼真等，降低了成像质量。
3．2.1球差球差亦称球面像差。
轴上物点发出的光束，经光学系统以后，与光轴夹不同角度的光线交光轴于不同位置，因此，在像面上形成一个圆形弥散斑，这就是球差。
一般是以实际光线在像方与光轴的交点相对于近轴光线与光轴交点(即高斯像点)的轴向距离来度量它。
对于单色光而言，球差是轴上点成像时唯一存在的像差。
轴外点成像时，存在许多种像差，球差只是其中的一种。
除特殊情况外，一般而言，单个球面透镜不能校正球差，正透镜产生负球差，负透镜产生正球差。
对一定位置的物点而言,当保持透镜的孔径和焦距不变时,球差的大小随透镜的形状而异。
单透镜自身不能校正球差。
单正透镜产生的球差是负值，如图2-3(a)，单负透镜则产生正球差。
为获得消球差系统，必须采用正负透镜的组合，最简单的形式有正负胶合在一起的双胶合透镜以及正负胶之间有一定的空气间隔的双分离透镜3．2.2彗差光轴外的某一物点向镜头发出一束平行光线，经光学系统后，在象平面上会形成不对称的弥散光斑，这种弥散光斑的形状呈彗星形，即由中心到边缘拖着一个由细到粗的尾巴，其首端明亮、清晰，尾端宽大、暗淡、模糊。
这种轴外光束引起的像差称为彗差。
彗差的大小是以它所形成的弥散光斑的不对称程度来表示。
彗差的大小既与孔径有关，也与视场有关。
由于慧差是垂轴像差，且彗差大小与光束宽度、物体大小、光阑位置、光组内部结构(透镜的折射率、曲率、孔径等)有关。
改变透镜的形状或组合，可较好地消除彗差。
如能对该透镜消除球差，则彗差亦得到改善。
另外当系统结构完全对称，孔径光阑置于系统的中央，且物像放大率为β=－1时，整个光束结构关于系统的中心点对称，如图2-7所示，系统前半部产生的慧差与后半部产生的慧差绝对值相同、符号相反，慧差完全自动消除。
对于彗差的校正：可以利用合适的视场和孔径，但不宜过大；合理选择玻璃材料，改变球面曲率半径；采用对称结构。
3．2.3像散由于发光物点不在光学系统的光轴上，它所发出的光束与光轴有一倾斜角。
该光束经透镜折射后，其子午细光束与弧矢细光束的汇聚点不在一个点上。
即光束不能聚焦于一点，成像不清晰，故产生像散。
像散也是影响清晰度的轴外点单色像差。
当视场很大时，边缘上的物点离光轴远，光束倾斜大，经光学系统后则引起像散。
像散使原来的物点在成像后变成两个分离并且相互垂直的短线，在理想像平面上综合后，形成一个椭圆形的斑点。
像散是通过复杂的透镜组合来消除，对于像散的校正，有以下方法：可以控制视场，小为宜；改变球面曲率；适当透镜材料；合理设置光阑的位置。
3．2.4场曲垂直于主轴的平面物体经光学系统所结成的清晰影像，若不在一垂直于主轴的像平面内，而在一以主轴为对称的弯曲表面上，即最佳像面为一曲面，则此光学系统的成像误差称为场曲。
像散和场曲既有区别又有联系。