镜头中有几种光学像差类型?那是什么


Answers:


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镜头可能会遇到多种光学像差。色差只是其中之一。有些更为激进,有些更为微妙。

镜头光晕

可能最常见的像差是镜头光晕。当非入射光进入镜头并从各种镜头元件和/或光圈反射回来时,就会发生眩光。当效果足够强时,会产生亮点和条纹,并且可能会对对比度产生不利影响。耀斑通常是由明亮的近场光源(例如太阳)或照亮您的场景的亮光引起的。

您可以使用遮光罩减轻或消除眩光。对于远摄镜头,圆形遮光罩将阻挡所有非入射光。对于较宽的镜头,最好使用花瓣形遮光罩,因为它考虑了传感器的宽大尺寸。多层镀膜镜片可帮助减少不良反射,当用于前后镜片时,尤其是在所有内部镜片上使用时,可大大减少张开。过滤器是具有自身缺陷的附加玻璃元件,可能会增加燃烧的可能性。

重影

与耀斑相似,重影是光从传感器反射回来,从一个或多个后透镜元件反射并返回传感器的结果。重影通常会创建主图像的柔软偏心副本。看起来有点像散光患者看到的场景,即场景中稍微模糊或有条纹的偏移副本。

更高质量的镜头使用多涂层镀膜镜片来最大程度地减少反射,并且可以限制可能出现重影的情况。完全消除反射是不可能的,但是,在正确的情况下,一定程度的重影总是可能的。

失真

镜头异常行为的另一种类型是畸变。它有两个品种:枕形和桶形。在大多数变焦镜头中,畸变发生在焦距极限处。便宜的镜片通常比高质量的镜片更容易出现变形问题,但是几乎所有镜片都具有一定程度的变形(包括定焦)。许多镜片的变形程度很低,这不是一个因素,而其他镜片显然值得注意的 如果您不拍摄会明显失真的物体(例如砖墙或建筑物),那么失真可能不是什么大问题。

除了枕形和镜筒畸变外,许多镜头还会产生透视畸变。特别是对于广角镜头,使用非常宽的焦距时会看到透视失真。

某些类型的镜头(通常称为TS或Tilt-Shift镜头)倾向于产生很小的镜筒或枕形失真。这样的镜头可对正常聚焦和缩放提供两种附加控制:倾斜和移位。使用这些附加控件,摄影者可以将透视失真变形到一个或另一个角度,并为图像恢复适当程度的倾斜角度。

球差

球差是相机镜头中可能发生的另一种光学像差。这是由于透镜边缘处的折射率与中心处的折射率不同而导致的,从而导致光线会聚不当,而不是会聚到焦点上。球差通常会导致焦点柔和,而不是清晰锐利的焦点。

球差可以通过两种方式来校正。球面凸透镜和凹透镜的组合可用于校正光的会聚。现代高端专业镜片通常包括非球面镜片。非球面透镜元件在边缘处引起较少的折射,而在中心处产生更多的折射,从而导致在给定焦距上的适当会聚。

某些镜头(例如柔焦人像镜头)会故意留有一定数量的球差,以产生更令人愉悦的镜头。在这些情况下,球差是一种理想的效果,您可以在镜头中明确寻找这种效果。

昏迷

与球差有关,彗差是在轴外点光源中发生的折射问题。由于球面透镜元件边缘附近的折射差异,离轴点源可能会在焦平面处出现拉伸和“晕轮”现象。彗差通常是点光源的球差和色差的组合,以产生看起来像彗星的效果。

通常通过使用适当曲率的镜片来控制昏迷,以最大程度地减少边缘变形。在照相机镜头中,通常需要镜头元件的组合以最小化这种光学像差。彗形像差是一个严重影响夜间摄影或天文摄影者的问题,因为点光源在这些情况下最为常见。

衍射

最终的失真类型也是可能的,并且在所有摄像机中都很普遍。鉴于其波形性质,衍射是光的影响。当波浪遇到边缘或开口时,有弯曲的趋势。照相机中的光圈可以控制光圈,也可以控制光通过开口进入传感器的开口。光圈使我们可以控制有多少光到达传感器...但是结果,它也可以通过被称为通风盘的效应引起衍射模糊。

在足够宽的孔径下,衍射足够低,不会引起任何问题。但是,所有传感器都具有衍射极限,超过此极限,衍射效应将开始影响图像质量。对于大多数传感器,此值约为f / 8至f / 11。感光体越大,传感器上每个感光体周围的微透镜越有效,极限光圈就越大。当光阑停在足够远低于衍射极限的位置时,通风盘效应将使光流过预期的传感器像素(光敏部位)并影响其他像素。低于f / 22左右的光圈通常会开始引起足够的清晰度损失,以通过具有更窄的光圈来抵消增益。

虽然光的衍射是由镜头中的光圈引起的,但应注意所产生的效果取决于相机中的传感器。与入门级DSLR相机机身中的较小传感器相比,高端DSLR相机机身中的大型全画幅传感器因衍射而产生的问题更少,而在大多数情况下,其反而将比微小的像素密集传感器出现的问题少得多并拍摄相机。


好答案。夫妻挑剔:在镜头眩光下,如您的措辞所暗示的那样,对比度的降低并没有亮点或条纹的先决条件。涂层有助于减轻眩光(如前所述,还有重影)。而且,花瓣形遮光罩始终是所有镜头(包括长焦镜头)中最好的。大多数(消费者)远摄镜头都有一个旋转的前置元件,这就是为什么要使用圆形遮光罩的原因。许多专业远摄镜头都使用花瓣状的遮光罩。有些人使用不带旋转FE的圆形引擎盖,以降低成本和承受能力,将其平放在地面上。衍射是像素间距的光学像差,不是透镜。
Eruditass 2010年

@Eruditass:从技术上讲,衍射是指障碍物周围光线的弯曲,与像素无关。在照相机的情况下,当光穿过低于其最大设置的光圈时会引起衍射。光波形中的失真会产生一种称为通风盘的东西。当使用足够小的光圈时,通风盘效果可能会变得足够大,从而一次影响一个以上的像素,从而导致图像变柔和。在您的像素较大,较小的光圈你必须成为问题,所以镜头涉及,但不是唯一。
jrista

@jrista:是的,我只是想强调一点,即所有镜头及其光圈的像差都是相同的,但是像差的外观完全取决于像素间距,您根本没有提到。这与“更好”的传感器无关。
Eruditass

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@jrista我认为值得提及的球差有两个原因:首先,它具有特殊的地位,因为它是许多经典人像镜头外观的很大一部分,甚至可能无法完全校正。其次,并不是每个人都会购买新的asph镜头(我也对目前“大多数”镜头都包含非球面镜片但没有任何证据的想法保持警惕)。实际上,我敢打赌购买旧镜片的人比购买新镜片的人对这个答案更感兴趣-这是他们必须面对的问题!
前ms

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@jrista:感谢复古的帽子技巧。我完全意识到这现在正在割裂头发,所以可以无视:不仅是柔焦人像镜片,而且球面像差校正不足。轻微的欠校正往往会导致更平滑的散焦区域,因此,它被用于许多“尖锐但非临床”的镜头,例如Nikkor 105 / 2.5。
前ms

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我正在尝试写下一个更加面向摄影师的答案。因此,与镜头相关的不同问题是:

  • 渐晕 -框架的角比中心暗
    • 在取景器/屏幕上明显
    • 避免-降低光圈,滤镜只会使光圈变差,所以您可能想尝试一下
    • 后处理-相对容易纠正
    • 全景拍摄时需要特别注意
    • 渐晕不应与细节损失或边缘对比度损失相混淆
  • 镜头光晕 -镜框中有太阳光斑或低对比度区域
    • 通常在取景器/屏幕上很明显
    • 为避免-使用遮光罩,如果可能的话,请改变位置以使亮点保持在图片之外,滤镜只会使效果变差,因此您可能想尝试
    • 后处理-难以纠正的细节区域很多
  • 衍射 -如果您停下来太多,图像就会变得很柔和(取决于传感器元件的密度,f8-f16以上)
    • 如果放大,则在屏幕上可见
    • 避免-知道您的衍射极限并且不要止步不前,昂贵的选择是在倾斜移位透镜上使用倾斜
    • 后处理-无法更正
    • 不应将衍射与更常见的聚焦误差和相机抖动(后者是方向性模糊)相混淆
  • 色差 -高光边缘上的绿色/品红色发光,通常称为“紫色条纹”
    • 如果放大,则在屏幕上可见
    • 避免-知道镜片的最佳位置,停下来
    • 后处理-易于纠正
  • 失真 -垂直和水平线在框架的边缘弯曲(桶形失真-向外弯曲,枕形失真-向内弯曲,复数失真-波浪形弯曲)
    • 在取景器/屏幕上很容易看到
    • 避免-除非您有更好的镜头,否则就无法避免
    • 后处理-相对容易纠正(复杂失真除外)
    • 全景拍摄时需要特别注意

分辨率不是真的在同一个类别中,但镜头也很重要的一个方面是分辨率,或者实际上,我们通常会担心由于各种其他像差(例如彗形像差,像散,像场弯曲等)而导致边缘的分辨率损失。通常可以使情况变得更好当您停下来并应该尝试时,因为您无法在后期处理中对其进行更正。

应该记住的是,没有完美的镜片之类的东西,并且由于光学设计过程中的折衷,每个镜片都有一定程度的像差。


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严格的“光学”(即波前)像差为:

  1. 散焦(场曲)
  2. 球差
  3. 昏迷
  4. 散光
  5. 场曲
  6. 影像失真

但是最有可能影响您的照片的是:

色差-不同的颜色聚焦到图像中的不同位置,这使明亮物体周围(尤其是天空)周围出现彩虹。

眩光/重影-光线从玻璃或金属主体散射到透镜内部。这会创建一排朝向您有时在电影中看到的朝太阳的彩色圆圈,并降低图像的对比度。


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  1. 球差:来自透镜轴附近的光线到达焦平面,并在下游形成特定距离的顶点。来自透镜边缘的光线在不同距离处形成一个顶点。

  2. 昏迷:与球差有关,但不同之处在于焦点处产生的斑块不是圆盘,而是其形状类似于彗星。

  3. 散光:产生的贴片为椭圆形。

  4. 场曲率:镜头的焦点应形成在平坦的表面上,例如数字传感器的平坦表面。相反,传感器的表面必须像碗的内部一样弯曲。

  5. 失真:矩形主体应成像为所有侧面均为正方形的矩形。取而代之的是矩形图像,其侧面向外凸出(桶形)和/或向内凸出(枕形)。

  6. 横向色差:蓝光和红光在距镜头相同距离处聚焦,但是两者的焦距略有不同。

  7. 纵向色差:图像的实际位置是波长的函数。红色像平面距离镜头更远。紫色图像平面首先形成。其他颜色在两者之间形成。每个彩色图像的尺寸略有不同。

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