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在用我的数码单反拍摄风光照片时，依照以往用胶片拍摄的技法，我还是用最保险的方式拍摄，精确曝光+包围曝光、精确对焦、小光圈、使用三角架，快门线，反光镜预升。用尽所有方法减少因曝光，对焦和机振的带来的影响。但拍出来的照片依然细节部分模糊不清；我用的器材是佳能EOS 20D和 EF16~35 f2.8L红圈镜头，到底是镜头还是机身出了头号题？这个问题困扰我多时，曾一度想放弃单反系统。 我使用的小DC是松下的LX3，各项指标和成像质量都令我很满意，24mm f2.0的徕卡镜头在DC中无出其右，但为何它的最小光圈却只有f8.0呢？这个问题同样令我百思不得其解。 看了今期的摄影之友关于一篇像素的讨论文章之后，我对这些问题有了一个初步的概念，经过在网上翻找资料后，矛塞顿开。上述问题终于有了答案。 我们都知道，在相同面积的CCD或CMOS上提升像素，单个像素点的间距就变越小。以EOS50D为例，它的像素间距已经达到2µm。而一部1500万像素的小DC，由于感光原件面积和缩小，其单个像素间距可能达到1µm左右的程度，我们不得不唉服现代科技的进步之外，最令人关注的是像素密度的提升引起的噪点水平。所幸的是，CPU的技术和算法上的改进已经有效地修正了这一固有的缺陷。我们甚至可以用ISO1600拍摄到一张满意的图片。 但是我们忽略了一个重要的问题，那就是衍射。不同波长的光在通过不同的透明介质时的折射角度是不同的，这就产生了衍射。而且，衍射和弥散半径除了与光学玻璃的材质及镜片组的设计有关之外，与光圈大小也有直接的关系。而且很不幸的是，这个光学现像是无法避免的。 DLA（Diffraction Limited Aperture），字面直译应该叫做“衍射极限光圈” 这里涉及三个概念，衍射、衍射极限和Rayleigh判据。
衍射极限（Diffraction Limit）是指不考虑光学系统几何像差，一个完美光学系统的分辨率仅受衍射（光波波长）限制的情况。简单来说，在光圈收小时，Airy Disc的角距离越来越小，但达到某个极限之后，这个角距离不小反而增大。 Rayleigh判据：如果两个相邻点形成的Airy Disc的角距离小于一个Airy Disc角距离时，这两个点无法分辨。就是如果两成像点（其实是两个斑点）混到一块的时候，自然就分不清了。因此对于光圈为圆形或类圆形的镜头，其衍射极限分辨率就是Airy Disc的直径。 如果Airy Disc等于数码相机成像元件单个像素尺寸，成像元件的分辨率等于镜头衍射极限分辨率，相机能够充分利用镜头的衍射极限分辨率。如果Airy Disc大于数码相机成像元件单个像素尺寸，则衍射极限分辨率成为瓶颈，成像元件的分辨率无法发挥——用一个像素点分辨一个成像点和十个像素点分辨一个成像点有啥区别？ (对物理不感冒的可不看蓝字部份) 衍射极限公式是sinθ=1.22λ/D。其中θ是角分辨率，λ是波长，D是光圈直径。当θ很小时，sin[url=]θ[/url]约等于tagθ，约等于d/f，其中d是最小分辨尺寸，f是焦距。 推导出d/f=1.22λ/D， 推导出f/D=d/1.22λ。f/D就是焦距:光圈直径，这是啥？光圈f/值啊！ A=d/（1.22λ）。A是光圈f/值。当d等于成像元件像素点尺寸p时，A就是衍射极限光圈。 DLA=p/（1.22λ），也就是：衍射极限光圈=像素尺寸/（1.22x光波波长） 所以，衍射极限光圈与单个像素间距大小有关。像素密度，衍射极限光圈越大；成像面积越大，衍射极限光圈越小；总之像素密度越大，越不适合用小光圈。这也就能解释为何LX3的最小光圈只有f8.0的原因了。 Canon在一篇专访中表示，随着数码单反像素的增长，少数镜头已经不能满足新型号单反机身的要求。我试着用上述的公式计算一下，以像素密度为2µm的50D为例，在收缩光圈至f16时，波长为750nm的红色光的Airy Disc的直径为14.6µm，也就是说，一个像素点的影像经过镜头的衍射后，将投影在49个像素上。这样一来，像素的提升有有何意义呢？ 当然，以现在光学材料技术的生产和设计水平来看，提升像素的技术远无比提升镜头衍射极限光圈来简单得多，因此也没有厂家会道破这个秘密。 |
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