구면수차

요약 광학계에서 빛의 파장의 차이로 생기는 색수차를 제외한 나머지 수차를 모두 가리킨다.

렌즈나 구면거울 등에서 물체의 상을 만들 때, 예컨대 결상계(結像系)가 완전하더라도 그 상(像)은 물체의 꼴을 완전히는 재현할 수 없다. 이것은 수차 때문인데, 이 원인 중 빛의 파장의 차이로 생기는 색수차(色收差)를 제외한 나머지 수차(자이델의 5수차)를 넓은 뜻에서 구면수차라고 한다. 좁은 뜻의 구면수차란 광축상(光軸上)의 한 점에서 나온 광선속으로 만들어지는 상점(像點)이, 그 광선속이 렌즈의 어느 부분을 지났는가에 따라 다르기 때문에 일어나는 수차를 말한다.

개구수차
렌즈의 구경이 크면 주축에 평행인 광선이 입사하더라도 선명한 초점을 얻을 수 없다. 또 점광원(點光源)이 주축상에 있을 경우에도 그 점에서 렌즈의 개구각(開口角)이 크면 상이 흐려진다. 이것은 렌즈의 주변부를 지나는 빛이 렌즈의 중심을 지나는 빛과 다른 점에서 주축을 통과하기 때문이며, 상의 흐림이 비교적 짙은 부분을 중심으로 해서 대칭적으로 일어나므로 상은 흐릿한 반점으로 보인다.

렌즈의 조리개를 작게 하여 그 중심부만을 사용한다거나 렌즈를 겹쳐서 수차를 줄일 수는 있어도, 구면으로 된 렌즈나 거울에서는 이것을 완전히 제거할 수는 없다. 이론적으로는 비구면(非球面)렌즈나 포물면거울 등이 설계되고 있으나 실제로는 제작이 어렵기 때문에 특별한 것 외에는 쓰이지 않는다.