像差[aberration]

理想的攝影鏡頭在成像時(shí)，必須具備下列幾點(diǎn)特性：①點(diǎn)必須成像為點(diǎn)。②正前方的面必須與光軸垂直成像為正的面。③被攝體與鏡頭的成像必須是相似形。此外，從映像表現(xiàn)面來(lái)看，忠實(shí)的色彩再現(xiàn)性也不容忽視。如果只注意到靠近光軸的光線，那么，單色光（特定波長(zhǎng)的光）的場(chǎng)合就可以獲得接近理想鏡頭的描寫(xiě)性能。然而，對(duì)于必須使用大光圈以獲取充分的光量，對(duì)焦也不只限于近光軸區(qū)域，而是畫(huà)面的每一個(gè)角落的攝影鏡頭而言，只要下列各項(xiàng)障礙因素存在，滿(mǎn)足理想條件的鏡頭是不存在的。

1。幾乎所有的鏡片面都是球面構(gòu)成的，因此，以點(diǎn)呈現(xiàn)出來(lái)的光，無(wú)法結(jié)成理想的點(diǎn)。

2。光的波長(zhǎng)的不同，焦點(diǎn)位置也不同。

3。廣角、變焦、望遠(yuǎn)等，改變畫(huà)角時(shí)所衍生的各色各樣的需求。

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

總之，為了實(shí)現(xiàn)高性能鏡頭的目標(biāo)，如何全力減少像差，以及如何盡量接近理想成像，將是zui關(guān)鍵性的課題。像差分為不同波長(zhǎng)的光所引起的·色像差以及·單色光所引起的像差兩種。

色像差[chromatic aberration]

當(dāng)像陽(yáng)光這種白色光（由于各種色光平均地混在一起，所以感受不出色彩）通過(guò)三棱鏡時(shí)，我們可以觀察到彩虹光譜。這是因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)的折射率（和色散率）不同所引起的現(xiàn)象（短波長(zhǎng)的折射率強(qiáng)，長(zhǎng)波長(zhǎng)的弱）。這種發(fā)生在三棱鏡的現(xiàn)象，雖然程度有別，但同樣會(huì)發(fā)生在鏡頭上。這種起因于不同波長(zhǎng)的像差，我們稱(chēng)它為色像差。色像差分成兩種，一為光軸色像差（axial chromatic aberration），指的是光軸上的焦點(diǎn)位置，因波長(zhǎng)不同產(chǎn)生異動(dòng)現(xiàn)象；另一為倍率色像差（chromatic difference of magnification），為畫(huà)面周邊因波長(zhǎng)的差異，所引起的映像倍率改變之謂。在實(shí)際作品上，光軸色像差引起色彩產(chǎn)生松蒙或光斑（flare），而倍率色像差則在畫(huà)面周?chē)鹕叔e(cuò)開(kāi)，如鑲邊（fringing）的現(xiàn)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(lái)進(jìn)行。鏡頭的焦點(diǎn)距離愈長(zhǎng)，色像差的影響愈大，特別是超望遠(yuǎn)鏡頭，色像差矯正是獲得鮮銳畫(huà)質(zhì)的zui重要關(guān)鍵所在。僅僅仰賴(lài)光學(xué)玻璃的組合，依然有它的極限，不過(guò)自從采用各種低色散鏡片（CANON的人造結(jié)晶的螢石及UD鏡片，超級(jí)UD鏡片，DO鏡片；NIKON 的ED鏡片；騰龍：LD，AD 鏡片；適馬，圖麗：APO,SLD鏡片等）之后，立刻有了突飛猛進(jìn)的改善。另外，光軸色像差又稱(chēng)為縱色像差（longitudinal chromatic aberration與光軸形成縱向），倍率色像差又稱(chēng)為橫色像差（lateral chromatic aberration與光軸成橫向）。注：色像差不僅影響彩色軟片的色彩再現(xiàn)，也會(huì)減低黑白軟片的解像力。

消色差鏡頭[achromat]
針對(duì)兩個(gè)波長(zhǎng)的光線，加以色像差矯正的鏡頭。攝影鏡頭上矯正的是藍(lán)紫色系與黃色系的光線。

高校正鏡頭[apochromat]
針對(duì)三個(gè)波長(zhǎng)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?tīng)柕奈逑癫?/strong>[five aberration of Seidel]
1856年德國(guó)的賽德?tīng)?，分析出五種鏡頭像差源之于單一色（單一波長(zhǎng)）。此稱(chēng)為賽德?tīng)栁逑癫睢?/span>

①球面像差[spherical aberration]

以鏡頭是球面構(gòu)成的觀點(diǎn)而言，這是一種無(wú)可避免的像差。當(dāng)平行的光線由鏡片的邊緣通過(guò)時(shí)，它的焦點(diǎn)位置比較靠近鏡片，而由鏡片的中央通過(guò)的光線，它的焦點(diǎn)位置則較遠(yuǎn)離鏡片（這種沿著光軸的焦點(diǎn)錯(cuò)開(kāi)的量，稱(chēng)為縱向球面像差）?？趶接蟮溺R頭，這種傾向愈明顯。受到球面像差影響的點(diǎn)像（point image），近軸光線的影像，其邊緣彷佛被周?chē)鷣?lái)的光斑（flare，又稱(chēng)為halo光暈，它的半徑稱(chēng)為橫向球面像差）所包圍。因此由畫(huà)面中央到周?chē)际艿接绊懀w好象蒙上一層紗
似的，變成缺少鮮銳度的灰蒙影像。對(duì)于球面鏡片的球面像差進(jìn)行矯正，是件非常困難的工程。通常是以某一個(gè)入射距（從光軸起算的距離）的光線為基準(zhǔn)，然后使用凸、凹兩枚鏡片予以適當(dāng)?shù)慕M合來(lái)
完成，可是，只要是使用球面鏡片，某種程度的球面像差就無(wú)法獲得很大的改善。不過(guò)，*消除大口徑鏡頭全開(kāi)狀態(tài)的球面像差，除了采用非球面鏡片之外別無(wú)他法。

②慧星像差[coma/comatic aberration]

球面像差矯正過(guò)的鏡頭，在它的畫(huà)面周邊zui常見(jiàn)的現(xiàn)象。當(dāng)光軸外的光線斜向射入鏡頭后，在面上無(wú)法聚集成一點(diǎn)，向畫(huà)面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，，這種松蒙現(xiàn)象稱(chēng)為慧星光斑（comatic flare）。即使是可以在光軸上，將點(diǎn)成像成點(diǎn)的鏡頭，從離軸的點(diǎn)過(guò)來(lái)，通過(guò)鏡頭邊緣的光線，和通過(guò)鏡頭中心的主光線相比，有著不一樣的折矢（sagittal）像面的光束并無(wú)等價(jià)條件，所以?xún)烧叩墓饩€不能同時(shí)成為一點(diǎn)。子午像面的焦點(diǎn)在*位置時(shí)，弧矢像面的光線就結(jié)成線狀（同心圓方向/子午焦線），反之，弧矢像面的焦點(diǎn)在*置時(shí)，子午線面的光線也結(jié)成線狀（放射狀方向/弧矢焦線）。

④像面彎曲[curvature of field]

焦點(diǎn)對(duì)在平面物體時(shí)，像面并沒(méi)有結(jié)成平面，像碗狀一樣形成內(nèi)凹的一種現(xiàn)象。因此，當(dāng)焦點(diǎn)對(duì)在畫(huà)面中心時(shí)，四周趨清晰，反之，焦點(diǎn)對(duì)在四周時(shí)中心就變模糊。像面彎曲主要隨著像散現(xiàn)象的矯正方法而改變，由于像面會(huì)出現(xiàn)在子午像面和孤矢像面之間，因此，像散現(xiàn)象矯正得愈好，像面彎曲現(xiàn)象就愈少。由于縮小光圈無(wú)法矯正像面彎曲，因此設(shè)計(jì)上，一般都是改變各種單鏡片的開(kāi)頭或者選擇光圈的位置上下功夫。像散現(xiàn)象和像面彎曲需要同時(shí)矯正時(shí)，不可少的條件之一的就是匹茲萬(wàn)條件（Petzval’s condition/1843年）。這個(gè)條件就是，將鏡頭使用的單鏡片數(shù)，加在各單鏡片的折射率乘以焦點(diǎn)距離的積的倒數(shù)上，它的和等于零，這個(gè)和叫做[匹茲萬(wàn)和數(shù)]（Petzval’s Sum）。