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镜头的“像差” ●像差的原因与种类 对摄影镜头来说,最为理想的状态是从1点发出的光线在成像面上汇聚成点。假如仅关注光轴附近的光,如果是特定波长的光,基本上可以比较理想地成像。 但是,如果使用大口径镜头等,在整个(包括各个角落)画面均按亮度充足的状态成像,则存在以下导致难以成像为理想状态的原因:(1)球面构成的镜头,从1点发出的光线不能完全成像、(2)不同波长的光成像位置不同。 受该影响产生的理想成像与实际成像状态之差称为“像差”,是导致画质下降的重要因素。 像差包括由球面镜片引起的像差(称为“赛德尔五像差”的球面像差、彗差、像散、像面弯曲、歪曲像差、图7~图11)和波长引起的像差(色差、图12)。
●像差矫正 在设计光学系统时,既要满足广角、远摄、变焦、大口径、小型化等镜头要求的规格,同时,还要将各种像差的产生控制在最低程度,以接近理想成像状态。 上述“赛德尔五像差”的矫正,从原理上来说,仅靠球面镜片是根本不可能实现的。因此,EF镜头通过对非球面镜面构成的非球面镜片进行最佳配置,将点成像为点,达到接近理想的成像状态。 此外,在这种像差矫正中,使用了具有较高像差矫正效果的萤石、UD镜片、超级UD镜片、DO镜片等光学元件。 | | 图7 球面像差 | | 图8 彗差 | | 图9 像散 | | 图10 像面弯曲 | | 图11 歪曲像差 | | 图12 色差 |
周边光量 ●什么是周边光量 镜头的亮度由[焦距/有效口径]决定,它通过镜头光轴,也就是屏幕中心的图像亮度反映。与之相对的屏幕周边的亮度就叫做“周边光量”。 周边光量受镜头光晕(入射至屏幕周边的光,被光圈前后的框等遮断现象 : 图13)、余弦4次方定律(相对于光轴倾斜入射的光,以倾斜角的余弦4次方为比例发暗的定律 : 图14)等物理现象的影响必然减少。当周边光量显著减少时,屏幕周边会发暗,这也是导致画质下降的因素。
●抑制周边光量下降 一般来说,抑制周边光量下降的措施为尽可能加大前端镜头口径,增加周边入射光。 但是,仅靠增大镜头的口径,会导致整个镜头增大,难以操作,并易产生周边画质下降等缺点。EF镜头则结合镜头规格,通过最新的设计技术,实现对分辨率、对比度、周边光量及光学系统的尺寸进行相互融合的最佳光学设计搭配。 | | 图13 光晕 | | 图14 余弦4次方定律 |
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