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光学基础知识:色像差与色散

2010-5-20 15:47| 发布者: 浪涛| 查看: 622| 评论: 0|原作者: 视觉印象|来自: 网络

白光是指由各种波长的光线平均混合在一起光线,感觉不出色彩,人眼可以感受到的可见光的波长为400nm(紫色)~700nm(红色)。

光学玻璃的折射率随通过的光波的波长变化而变,它对短波长的光的折射率比长波长的折射率更大,当白光通过三棱境时,我们可以观察到彩虹光谱。由对波长的折射率不同而引起的彩虹光谱称之为色散现象(Dispersion)。

在摄影镜头中。这种起因于不同波长的像差,我们称它为色像差(Chromatic aberration)。

色像差分成两种:

1、轴向色像差(Axial chromatic aberration):指的是光轴上的位置,因波长不同产生不同颜色有不同焦点的现象。如上图,红色光线的焦点比蓝色光线的焦点更远离镜片。

2、倍率色像差(Chromatic difference of magnification):系指像的周围因光线波长的差异,所引起的映像倍率之改变。这是一种轴外像差,随视场角的增大而增大。

轴向色像差涉及到成像的焦点距离,引起色彩产生松散或光斑(flare);而倍率色像差别则涉及到成像的大小,在画面周围引起色彩错开,形成扩散的彩色条纹,如镶边(fringing)现象。

色像差不仅影响彩色胶片上成像的色彩再现,也会减低黑白胶片上成像的解像力。

轴向色像差的矫正,一般是采用不同折射率/色散率的镜片来进行组合,使它们的色像差相互抵消。典型的视采用一个正的冕牌透镜与一个负的火石透镜组合。会聚的冕牌透镜具有低折射率和小的色散,而发散的火石透镜具有高折射率和更大的色散。

倍率色像差的矫正比较困难,它对像质的劣化作用随焦距增大而加剧,并且不会随光圈缩小而减少。倍率色像差的有效矫正办法是采用异常/超低色散的光学玻璃。

镜头的焦点距离愈长,色像差的影响愈大,特别是超长焦镜头,色像差矫正是获得鲜锐画质的最重要关键所在。仅仅仰赖光学玻璃的组合,依然有它的极限,异常/超低色散,才能具有明显的改善。

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