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镜头的像差
点击次数:1069 发布时间:2017-05-19

像差[aberration]

理想的摄影镜头在成像时,必须具备下列几点特性:①点必须成像为点。②正前方的面必须与光轴垂直成像为正的面。③被摄体与镜头的成像必须是相似形。此外,从映像表现面来看,忠实的色彩再现性也不容忽视。如果只注意到靠近光轴的光线,那么,单色光(特定波长的光)的场合就可以获得接近理想镜头的描写性能。然而,对于必须使用大光圈以获取充分的光量,对焦也不只限于近光轴区域,而是画面的每一个角落的摄影镜头而言,只要下列各项障碍因素存在,满足理想条件的镜头是不存在的。

1。几乎所有的h88285面都是球面构成的,因此,以点呈现出来的光,无法结成理想的点。

2。光的波长的不同,焦点位置也不同。

3。广角、变焦、望远等,改变画角时所衍生的各色各样的需求。

包括这些因素在内的成像,和理想的像之间的差异,总称为像差(aberration)。

总之,为了实现高性能镜头的目标,如何全力减少像差,以及如何尽量接近理想成像,将是zui关键性的课题。像差分为不同波长的光所引起的·色像差以及·单色光所引起的像差两种。

 

色像差[chromatic aberration]

当像阳光这种白色光(由于各种色光平均地混在一起,所以感受不出色彩)通过三棱镜时,我们可以观察到彩虹光谱。这是因为波长的折射率(和色散率)不同所引起的现象(短波长的折射率强,长波长的弱)。这种发生在三棱镜的现象,虽然程度有别,但同样会发生在镜头上。这种起因于不同波长的像差,我们称它为色像差。色像差分成两种,一为光轴色像差(axial chromatic aberration),指的是光轴上的焦点位置,因波长不同产生异动现象;另一为倍率色像差(chromatic difference of magnification),为画面周边因波长的差异,所引起的映像倍率改变之谓。在实际作品上,光轴色像差引起色彩产生松蒙或光斑(flare),而倍率色像差则在画面周围引起色彩错开,如镶边(fringing)的现象。色像差的矫正,一般是组合折射率和色散率不同的h88285来进行。镜头的焦点距离愈长,色像差的影响愈大,特别是超望远镜头,色像差矫正是获得鲜锐画质的zui重要关键所在。仅仅仰赖安卓玻璃的组合,依然有它的极限,不过自从采用各种低色散h88285(CANON的人造结晶的萤石及UDh88285,超级UDh88285,DOh88285;NIKON 的EDh88285;腾龙:LD,AD h88285;适马,图丽:APO,SLDh88285等)之后,立刻有了突飞猛进的改善。另外,光轴色像差又称为纵色像差(longitudinal chromatic aberration与光轴形成纵向),倍率色像差又称为横色像差(lateral chromatic aberration与光轴成横向)。注:色像差不仅影响彩色软片的色彩再现,也会减低黑白软片的解像力。

 

消色差镜头[achromat]
针对两个波长的光线,加以色像差矫正的镜头。摄影镜头上矫正的是蓝紫色系与黄色系的光线。

 

高校正镜头[apochromat]
针对三个波长的光加以消色处理的镜头,特别是减少次光谱的消色差镜头。

 

赛德尔的五像差[five aberration of Seidel]
1856年德国的赛德尔,分析出五种镜头像差源之于单一色(单一波长)。此称为赛德尔五像差。

①球面像差[spherical aberration]

以镜头是球面构成的观点而言,这是一种无可避免的像差。当平行的光线由h88285的边缘通过时,它的焦点位置比较靠近h88285,而由h88285的中央通过的光线,它的焦点位置则较远离h88285(这种沿着光轴的焦点错开的量,称为纵向球面像差)。口径愈大的镜头,这种倾向愈明显。受到球面像差影响的点像(point image),近轴光线的影像,其边缘彷佛被周围来的光斑(flare,又称为halo光晕,它的半径称为横向球面像差)所包围。因此由画面中央到周围都受到影响,整体好象蒙上一层纱
似的,变成缺少鲜锐度的灰蒙影像。对于球面h88285的球面像差进行矫正,是件非常困难的工程。通常是以某一个入射距(从光轴起算的距离)的光线为基准,然后使用凸、凹两枚h88285予以适当的组合来
完成,可是,只要是使用球面h88285,某种程度的球面像差就无法获得很大的改善。不过,彻底消除大口径镜头全开状态的球面像差,除了采用非球面h88285之外别无他法。

②慧星像差[coma/comatic aberration]

球面像差矫正过的镜头,在它的画面周边zui常见的现象。当光轴外的光线斜向射入镜头后,在面上无法聚集成一点,向画面中心或相反方向形成拖着尾巴的一种像差。拖着尾巴的样好象慧星(扫把星),所以叫做慧星像差,,这种松蒙现象称为慧星光斑(comatic flare)。即使是可以在光轴上,将点成像成点的镜头,从离轴的点过来,通过镜头边缘的光线,和通过镜头中心的主光线相比,有着不一样的折矢(sagittal)像面的光束并无等价条件,所以两者的光线不能同时成为一点。子午像面的焦点在zui佳位置时,弧矢像面的光线就结成线状(同心圆方向/子午焦线),反之,弧矢像面的焦点在zui佳置时,子午线面的光线也结成线状(放射状方向/弧矢焦线)。

④像面弯曲[curvature of field]

焦点对在平面物体时,像面并没有结成平面,像碗状一样形成内凹的一种现象。因此,当焦点对在画面中心时,四周趋清晰,反之,焦点对在四周时中心就变模糊。像面弯曲主要随着像散现象的矫正方法而改变,由于像面会出现在子午像面和孤矢像面之间,因此,像散现象矫正得愈好,像面弯曲现象就愈少。由于缩小光圈无法矫正像面弯曲,因此设计上,一般都是改变各种单h88285的开头或者选择光圈的位置上下功夫。像散现象和像面弯曲需要同时矫正时,不可少的条件之一的就是匹兹万条件(Petzval’s condition/1843年)。这个条件就是,将镜头使用的单h88285数,加在各单h88285的折射率乘以焦点距离的积的倒数上,它的和等于零,这个和叫做[匹兹万和数](Petzval’s Sum)。

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