鏡頭的像差

像差[aberration]

理想的攝影鏡頭在成像時，必須具備下列幾點特性：①點必須成像為(wei) 點。②正前方的麵必須與(yu) 光軸垂直成像為(wei) 正的麵。③被攝體(ti) 與(yu) 鏡頭的成像必須是相似形。此外，從(cong) 映像表現麵來看，忠實的色彩再現性也不容忽視。如果隻注意到靠近光軸的光線，那麽(me) ，單色光（特定波長的光）的場合就可以獲得接近理想鏡頭的描寫(xie) 性能。然而，對於(yu) 必須使用大光圈以獲取充分的光量，對焦也不隻限於(yu) 近光軸區域，而是畫麵的每一個(ge) 角落的攝影鏡頭而言，隻要下列各項障礙因素存在，滿足理想條件的鏡頭是不存在的。

1。幾乎所有的鏡片麵都是球麵構成的，因此，以點呈現出來的光，無法結成理想的點。

2。光的波長的不同，焦點位置也不同。

3。廣角、變焦、望遠等，改變畫角時所衍生的各色各樣的需求。

包括這些因素在內(nei) 的成像，和理想的像之間的差異，總稱為(wei) 像差（aberration）。

總之，為(wei) 了實現高性能鏡頭的目標，如何全力減少像差，以及如何盡量接近理想成像，將是zui關(guan) 鍵性的課題。像差分為(wei) 不同波長的光所引起的·色像差以及·單色光所引起的像差兩(liang) 種。

色像差[chromatic aberration]

當像陽光這種白色光（由於(yu) 各種色光平均地混在一起，所以感受不出色彩）通過三棱鏡時，我們(men) 可以觀察到彩虹光譜。這是因為(wei) 波長的折射率（和色散率）不同所引起的現象（短波長的折射率強，長波長的弱）。這種發生在三棱鏡的現象，雖然程度有別，但同樣會(hui) 發生在鏡頭上。這種起因於(yu) 不同波長的像差，我們(men) 稱它為(wei) 色像差。色像差分成兩(liang) 種，一為(wei) 光軸色像差（axial chromatic aberration），指的是光軸上的焦點位置，因波長不同產(chan) 生異動現象；另一為(wei) 倍率色像差（chromatic difference of magnification），為(wei) 畫麵周邊因波長的差異，所引起的映像倍率改變之謂。在實際作品上，光軸色像差引起色彩產(chan) 生鬆蒙或光斑（flare），而倍率色像差則在畫麵周圍引起色彩錯開，如鑲邊（fringing）的現象。色像差的矯正，一般是組合折射率和色散率不同的鏡片來進行。鏡頭的焦點距離愈長，色像差的影響愈大，特別是超望遠鏡頭，色像差矯正是獲得鮮銳畫質的zui重要關(guan) 鍵所在。僅(jin) 僅(jin) 仰賴光學玻璃的組合，依然有它的極限，不過自從(cong) 采用各種低色散鏡片（CANON的人造結晶的螢石及UD鏡片，超級UD鏡片，DO鏡片；NIKON 的ED鏡片；騰龍：LD，AD 鏡片；適馬，圖麗(li) ：APO,SLD鏡片等）之後，立刻有了突飛猛進的改善。另外，光軸色像差又稱為(wei) 縱色像差（longitudinal chromatic aberration與(yu) 光軸形成縱向），倍率色像差又稱為(wei) 橫色像差（lateral chromatic aberration與(yu) 光軸成橫向）。注：色像差不僅(jin) 影響彩色軟片的色彩再現，也會(hui) 減低黑白軟片的解像力。

消色差鏡頭[achromat]
針對兩(liang) 個(ge) 波長的光線，加以色像差矯正的鏡頭。攝影鏡頭上矯正的是藍紫色係與(yu) 黃色係的光線。

高校正鏡頭[apochromat]
針對三個(ge) 波長的光加以消色處理的鏡頭，特別是減少次光譜的消色差鏡頭。

賽德爾的五像差[five aberration of Seidel]
1856年德國的賽德爾，分析出五種鏡頭像差源之於(yu) 單一色（單一波長）。此稱為(wei) 賽德爾五像差。

①球麵像差[spherical aberration]

以鏡頭是球麵構成的觀點而言，這是一種無可避免的像差。當平行的光線由鏡片的邊緣通過時，它的焦點位置比較靠近鏡片，而由鏡片的中央通過的光線，它的焦點位置則較遠離鏡片（這種沿著光軸的焦點錯開的量，稱為(wei) 縱向球麵像差）。口徑愈大的鏡頭，這種傾(qing) 向愈明顯。受到球麵像差影響的點像（point image），近軸光線的影像，其邊緣彷佛被周圍來的光斑（flare，又稱為(wei) halo光暈，它的半徑稱為(wei) 橫向球麵像差）所包圍。因此由畫麵中央到周圍都受到影響，整體(ti) 好象蒙上一層紗
似的，變成缺少鮮銳度的灰蒙影像。對於(yu) 球麵鏡片的球麵像差進行矯正，是件非常困難的工程。通常是以某一個(ge) 入射距（從(cong) 光軸起算的距離）的光線為(wei) 基準，然後使用凸、凹兩(liang) 枚鏡片予以適當的組合來
完成，可是，隻要是使用球麵鏡片，某種程度的球麵像差就無法獲得很大的改善。不過，*消除大口徑鏡頭全開狀態的球麵像差，除了采用非球麵鏡片之外別無他法。

②慧星像差[coma/comatic aberration]

球麵像差矯正過的鏡頭，在它的畫麵周邊zui常見的現象。當光軸外的光線斜向射入鏡頭後，在麵上無法聚集成一點，向畫麵中心或相反方向形成拖著尾巴的一種像差。拖著尾巴的樣好象慧星（掃把星），所以叫做慧星像差，，這種鬆蒙現象稱為(wei) 慧星光斑（comatic flare）。即使是可以在光軸上，將點成像成點的鏡頭，從(cong) 離軸的點過來，通過鏡頭邊緣的光線，和通過鏡頭中心的主光線相比，有著不一樣的折矢（sagittal）像麵的光束並無等價(jia) 條件，所以兩(liang) 者的光線不能同時成為(wei) 一點。子午像麵的焦點在*位置時，弧矢像麵的光線就結成線狀（同心圓方向/子午焦線），反之，弧矢像麵的焦點在*置時，子午線麵的光線也結成線狀（放射狀方向/弧矢焦線）。

④像麵彎曲[curvature of field]

焦點對在平麵物體(ti) 時，像麵並沒有結成平麵，像碗狀一樣形成內(nei) 凹的一種現象。因此，當焦點對在畫麵中心時，四周趨清晰，反之，焦點對在四周時中心就變模糊。像麵彎曲主要隨著像散現象的矯正方法而改變，由於(yu) 像麵會(hui) 出現在子午像麵和孤矢像麵之間，因此，像散現象矯正得愈好，像麵彎曲現象就愈少。由於(yu) 縮小光圈無法矯正像麵彎曲，因此設計上，一般都是改變各種單鏡片的開頭或者選擇光圈的位置上下功夫。像散現象和像麵彎曲需要同時矯正時，不可少的條件之一的就是匹茲(zi) 萬(wan) 條件（Petzval’s condition/1843年）。這個(ge) 條件就是，將鏡頭使用的單鏡片數，加在各單鏡片的折射率乘以焦點距離的積的倒數上，它的和等於(yu) 零，這個(ge) 和叫做[匹茲(zi) 萬(wan) 和數]（Petzval’s Sum）。