位置色差

位置色差　chromatism of position

位置色差又叫作“縱向色差”。 位置色差是色差的一種，色差一般包括位置色差和放大率色差。

眾所周知，自然界的日光屬白光一種，白光不是最純潔的光，而是許多單色光組成的。光在不同介質中傳播可能會有角度偏差的現象產生，而實際的白光照射下不同介質將有很多單線光的折射。光學材料（透鏡）對於不同單色光的折射率是不同的，也就是折射角度不同波長愈短折射率愈大，波長愈長折射率愈小（這也是不同望遠鏡所謂的色差不同的原因），同一薄透鏡對不同單色光，每一種單色光都有不同的焦距，按色光的波長由短到長，它們的像點離開透鏡由近到遠地排列在光軸上（不同的單色光的波長是不同的）這樣成像就產生了所謂位置色差。

位置色差使像在任何位置觀察，都帶有色斑或暈環。

已知結構的光學系統，其初級位置色差可表示成光學系統每一個折射面的分佈之和，這對已知結構的實際光學系統（如攝影鏡頭），用來討論和計算初級位置色差分佈是很方便的。

當光學系統的光學結構是未知時，如要設計一個攝影鏡頭，因初級位置色差與光學系統結構之間的關係表現得不明顯，不能用上述方法直接求得滿足一定色差要求的光學系統的初始解。在此種情況下，需把色差表示成每一透鏡的分佈之和。當把透鏡厚度略去，所得到薄透鏡系統的色差分佈，其形式是非常簡單的。從推得的結果知道，初級位置色差決定於透鏡的光焦度和製造透鏡所用玻璃的光學特性。在光焦度一定時，玻璃的阿貝常數愈大，色差愈小；通常情況下，正透鏡產生負色差，負透鏡產生正色差。因此，消色差的光學系統通常都是由正負透鏡組成，以使它們的色差互相補償。每塊透鏡對色差的貢獻除與光焦度和阿貝常數有關外，還跟透鏡在光路中的位置，即光線的入射高度有關。

由兩塊相互接觸或以極小的空氣間隙分離的薄透鏡組，分別稱為雙膠合系統與雙分離系統。經過推導，上述系統的消色差條件為：

式中1與2分別為兩個薄透鏡的光焦度；v1與v2分別為兩個透鏡玻璃的阿貝常數；為整個系統的總光焦度。當光焦度和兩種玻璃已確定時，由式（3-5）算出為消色差而兩透鏡所應有的光焦度。由於v1和v2都為正值，所以1與2必須反號，所有隻有正、負透鏡組合起來的系統，才能消色差。同時，為此目的而相互接觸的正透鏡與負透鏡必須是由阿貝數不同的光學玻璃組成。通常是正透鏡用冕玻璃，負透鏡用火石玻璃，並令正透鏡第二個面與負透鏡第一個面有相同的曲率半徑；然後用特種樹膠（如加拿大樹膠）將兩個透鏡膠合在一起，構成雙膠合透鏡。

這種透鏡組，在玻璃給定的條件下，通過適當地分配兩透鏡光焦度的方法，可消色差；通過適當改變各面曲率半徑的方法，可消球差；若兩透鏡的材料可任選時，則它也可同時消慧差。有時物鏡需要保留一定剩餘色差，以便與其它光學零件的色差相補償，如補償反射稜鏡的色差。