机器视觉光学镜头相当于人眼的晶状体，所以在机器视觉系统中非常重要。 机器视觉光学镜头的成像质量优劣与像差校正的优良与否及像差大小有很大关系。而常见的像差有球面像差、像散差、场曲率和色像差等。下面由专业机器视觉光学系统制造商POMEAS普密斯光学分享下这几种像差如何影响机器视觉光学镜头基础知识。
一、球面像差
球面像差是指根据其接触到机器视觉光学镜头的光圈位置，在不同距离聚焦的光线，也是表示光圈大小的函数。球面透镜表面的光入射角越陡，透镜折射光线的方式中的误差就越大。具有大光圈的镜头更可能具有会对图像质量产生负面影响的球面像差。如果镜头有大量球面像差，则可以通过闭合虹膜来增加，进而改善图像质量，但图像质量的改善程度有限。虹膜闭合过多会导致衍射限制性能。
光学设计（包括高折射率玻璃或附加元件）可用于更正快速镜头中的球面像差；这些设计将减少每个表面的折射量以及球面像差量。但是，这可能会导致机器视觉光学镜头组件的大小、重量以及成本增加。
二、像散差
像散是视场角函数。总的来说，像散差在机器视觉光学镜头通过广角拍摄时发生，但视场方向的性能会比视场正交方向的性能更低。如果查看一连串一半水平、一半垂直的条形，那么某个方向的条形将聚焦，但另一个方向的条形会失焦。
这一情况是由以下原因导致的：远离物体中心的光线不会像轴光线一样通过旋转对称的表面。要更正该问题，需要完成两项操作：针对视场光线采用对称光圈设计以及低入射角度设计。保持对称设计可形成类似于双高斯镜头的外形。请记住，对称设计会阻止使用长焦或反向长焦设计，这可能会导致长焦距设计成为具有小后焦距的大短焦距设计。
减小入射角与减少球面像差类似，需要更高折射率的玻璃和额外元件，这会导致镜头的大小、重量和成本增加。此处使用的简化定义特意结合了像散和彗形像差的影响，以方便理解。
三、场曲率
场曲率是描述图像平面希望自然弯曲的放大倍率的像差。这种像差是由系统中的机器视觉光学镜头元件的焦距总和乘以折射率（不等于零）得出的。如果总和是正数（这是成像镜头典型特征），图像平面将有一个凹曲率；这就是为何影院荧幕往往略微弯曲的原因所在。由于机器视觉光学镜头很少会选择弯曲图像平面，因此设计人员必须插入凹面更正元件以降低焦距的总和。这使镜头更长，而且通常迫使凹面透镜需要靠近图像平面，从而减少镜头的后焦距。
四、色像差
色像差意味着不同波长的光聚焦在不同的点。由于玻璃的色散决定了其在不同波长下的折射能力，因此可以通过设计包含凹凸透镜（使用具有不同色散的玻璃制成）的成像镜头来去除色像差。图6描述了该情况，将单透镜与消色差双合透镜进行了对比。这种设计的一个缺点是，它增加了镜头所需的元件数量。