地球大気の屈折率にはわずかながら波長依存性があるため、恒星からの光を結像すると色分散を生じてしまう。これを大気分散といい、その大きさは天頂距離に依存する。レンズ光学系にこの大気分散を打ち消すような反対の色分散を生じさせることで、この問題を回避する装置を大気分散補正光学系という。二対の直視プリズムを、望遠鏡の高度角に連動させて回転させることにより、それぞれの色分散の加減をして補正するレスリー・プリズム方式や、色分散素子を光軸方向や光軸と垂直方向に移動させることでその量を調節する方式などがある。