依照光學指控器的要求，我們將設計物像比為一比一的光學系統，在設計過 程中需考慮成像品質、像差、亮度和空間大小。而像差是光學中，實際像位理想 像位的偏離，理想像位是根據單透鏡理論所計算出的理想狀態，在真實狀況中，
透鏡的表現並非十全十美，因製程過程而有些許偏差。成像品質決定光學設計的 好壞，介紹其判斷標準，藉由設計方法，修正成像品質，以達到標準值。
像差有分為：球面像差、慧形像差、像散、場曲以及激變。實際上我們做不出完 美的球面透鏡，雖然成像有像差，若其誤差值非常小，導致人眼無法辨識，將可 運用其設計在於光學指控器上。
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5.5.1 解像力(Resolution)
解像力又稱解析度，簡單來說用量度和計算影像，從清晰到模糊之間的轉換 點。受限於光學、材料和其他種種因素，每一個鏡頭或數位相機都有其分辨能力 的極限。解像力就是應用科學的方法將這個極限找出來，進而評斷成像品質的好 壞。
為了可以清楚地計算解像力的數據，目前使用歷史最悠久，同時也是最多人 採用的 MTF(Modulation Transfer Function)作為基礎的測試程序。MTF 主要是 引進反差對比的概念來檢定鏡頭解像力， 使用者必須對 「空間頻率/Spatial frequency」這個概念進行瞭解。所謂空間頻率為 1mm 的寬度中(或是等寬的其他 單位)，正弦函數變化反覆的次數(如同海浪波形變化)
銳利度和反差的對比
「空間頻率 / Spatial frequency」由小--->大
(原始尺寸)_1 (1X 放大)_2 (3X 放大)_3
模擬拍攝 ISO12233 以目測 法判斷相機鏡頭的解像力
100％的反差比，只有 在理想狀態下才可能 出現。
鏡頭解像力較差
，但對比反差尚 可。
解像力和反差均無法對
（表示鏡頭已達極限）
圖 5.5-1 空間頻率表示圖
MTF =
原本充足的反差可以很容易辨識出兩條線，當空間頻率加大時，也就是線條越緊 密時，反差也逐漸縮小，終於返差到衰減到全部變成灰色，再也分辨不出黑白條 紋，表示鏡頭的解像力已經到極限(如上圖所示)。
早期的鏡頭精細度還沒有達到現代的標準時，解像力測試圖可以說相當簡單，
甚至使用至今日家庭用的印表機設備都可以輕易複製。最早的標準MTF系列中，
首推 USAF1951，這是美國空軍於 1951 年所開發。主要適用於偵照設備的檢測，
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10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0
SPATIAL FREQUENCY (CYCLES/MM) Cooke Triplet f/4.5
GEOMETRICAL MTF
13-Dec-11
DIFFRACTION LIMIT AXIS T
R0.7 FIELD ( )14.00O T
R1.0 FIELD ( )20.00O
WAVELENGTH WEIGHT 656.3 NM 1 546.1 NM 2 486.1 NM 1
DEFOCUSING 0.00000
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一個理想的鏡面(頂端)，能經所有入射的光線匯聚在光軸上的一個點，但一個真 實的鏡面(底端)會有球面像差：靠近光軸的光線會比離光軸較遠的光線較為緊密 的匯聚在一個點上，因此光線不能匯聚在一個理想的焦點上。
慧形像差：光源傾斜打入透鏡時，邊緣光線聚焦處與中心光線聚焦處，不在同一 個位置，此為慧形像差。
圖 5.5-4 慧形像差
像散：直向光線(Sagittal rays)與橫向光線(Tangential rays)，經過透鏡時，有不同 程度的聚焦能力，在三維空間裡，直向光線與橫向光線聚焦在不同處，我 們稱之為像散，又名為散光。
圖 5.5-5 像散
場曲：當光學系統的球面像差、慧形像差和像散修正為零，則系統能使物點成像 為像點。此時用不同角度的平行光入射，焦距相同，則成像面非平坦，而 是一彎曲面。
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圖 5.5-6 場曲
畸變：物體離軸遠近不同有不同放大率，成像產生畸形，但焦距不變。
圖 5.5-7 畸變
左圖為一開始成像圖形，而根據物體離軸遠近不同而衍伸的枕形畸變(中圖)和針 形畸變(右圖)。
在 5.5 小節中，我們僅介紹基本的五個像差，與焦距息息相關，可以透過多 個透鏡或是非球面係數解決等等，由於光學指控器的光源使用單一波長的紅外光，
而無色差問題，解決上述的像差，成像品質將得到提升，達到光學產品的標準。