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镜片组各种像差的分类、对像质影响及消除方法

(2010-01-26 15:08:00)
标签:

杂谈

分类: ☆娱乐空间☆

    像差的分类:理想的光具组里,对于观测时全部有效视场内的物平面上每个物点,都会在眼中像平面形成一个清晰的像点。理论上把实际影像和理想影像之间的差异叫做像差。
常见的像差分为两大类:单色像差色差

    单色像差(是指单一颜色的色光通过镜片组后形成的像差。它又分为:
球差:当近轴光线通过球面镜,经过透镜中心的光线与经过透镜边缘的光线不能相交于一点,这种像差称为球差。

慧差:由位于主轴外的某一轴外物点,向光学系统发出的单色圆锥形光束,经该光学系统折射后,若在理想平面处不能结成清晰点,而是结成拖着明亮尾巴的彗星形光斑,这种像差称为慧差。

像散:由于发光物点不在透镜光轴上,它所发出的光束与光轴有一倾斜较大的角。该光束经透镜折射后,不能聚焦于一点,这种像差称为像散。

像面弯曲:一平面物体不能够真能成像为一平面,而是成像为一曲面,即为像面弯曲。此现象会使的画面周边画质模糊,这种像差称为像面弯曲。

畸变:物体上的直线经过透镜成像后变成弯曲的现象。这种像差称为畸变

    色差:是透镜成像的一个严重缺陷,发生在多色光为光源的情况下,单色光不产生色差。白光由红橙,黄,绿,青,蓝,紫七种组成,各种光的波长不同,所以在通过透镜时的折射率也不同,这样物方一个点,在像方则可能形成一个色斑。

位置色差:平行于光轴的光线经过镜片组后会聚于前后不同位置的像点上,其中短波光焦距短,长波光焦距长。

倍率色差:轴外光点发出的混合光线通过镜片组后,会聚于不同的高度,使得影像边缘分解出彩虹,表现出不同色光呈现的不同放大。

其他

渐晕:由轴外发出的充满入瞳的光被部分遮拦的现象。

杂光:影像中的干扰光线。

对像质的影响

    球差使得影像中心成柔焦状,没有最清晰点出现;慧差使得影像周围成柔焦状,没有最清晰点出现;像散使得影像周围径向和切向焦点分离,不能同时和焦;像面弯曲使得影像叫平面呈弯曲状,使得中心和边缘不能同时和焦;畸变使得影像变形,周围直线变成曲线;置色差使得影像中心光点变成色环;倍率色差使得影像景物边缘轮廓带有色边;渐晕使得影像中心亮度高与边缘;杂光使得影像减低反差和饱和度,逆光容易产生灰雾和幻影。

消除方法

减少球差:非球面透镜的采用,采用复合透镜,优选透镜材料,优选镜片组结构;

减少慧差:采用复合透镜,优选透镜材料,优选镜片组结构;

减少像散:采用复合透镜,优选透镜材料,优选镜片组结构;

减少像面弯曲:选透镜材料,优选镜片组结构;

减少畸变:非球面透镜的采用,优选镜头结构,优选透镜材料;

减少位置色差:优选透镜材料,采用复合透镜;

减少倍率色差:优选透镜材料,采用复合透镜;

减少渐晕:优选镜片组结构;

减少杂光:采用镀膜消光涂料,优选镜片组结构。

其他:尼康(NIKON)暗示将推新型可换镜头数码相机

  近日,在一个名为“从昨日到明天的相机”研讨会上,法国摄影杂志数码对焦对尼康日本研发实验室主任后藤哲郎先生进行了一个,关于微43、中幅、传感器和视频等话题的看法专访。【中文如下】

  数码对焦(法国摄影杂志):对你来说,自从数码摄影发明以后最先进的技术或者收获是什么?

  后藤哲郎先生:用胶片记录时当你拍摄后很难知道是否得到最好的照片。曝光和对焦必须准确而你只有拍摄完以后只有把胶卷冲洗出来才知道照片的质量究竟如何,如果是新闻摄影的话,如果遇到问题恐怕重新拍摄会来不及。现在用数码可以立刻检查图片质量。对我来说,能够立刻检查技术质量(曝光、对焦等)非常重要,而现在我们有更多从技术角度看更加正确的照片。我想这对于专业用户来说更重要。

  数码对焦:对相机来说还有哪些技术领域有发展空间?

  后藤哲郎先生:对尼康来说,光学和传感器非常重要,尤其是两者的结合。比方说在尼康的D3S我们得到了极其优秀的图像质量,因为我们在光学和图像处理方面都进行了努力。这个整合非常重要而在未来我们还有改进空间。

  数码对焦:你提到了光学与传感器的结合,你觉得使用一个超过50年的F卡口(F卡口在1959年推出)还是好方法吗?其他公司使用了新卡口,你觉得这会是尼康的方向吗?

  后藤哲郎先生:我们已经有5千万支尼克尔F卡口镜头,我们不需要改变卡口。

  数码对焦:奥林巴斯和松下推出了完全崭新的微4/3卡口而且有转接环使用F卡口镜头。你不需要放弃现有镜头来使用与新技术更加容易整合的新卡口。

  后藤哲郎先生:是的。实际上如果我们要走这种机器(微43)方向的话我们会改变卡口。新卡口会提供更多机会以使用新技术,以得到更小和更轻(的相机)。不过F卡口有悠久历史,如果有两种不同机器类型的我们会继续平行使用这个卡口。

  数码对焦:尼康曾经设计和使用自己的传感器(例如D2H上面的JFET技术LBCAST)。未来你们会设计新传感器吗?

  后藤哲郎先生:尼康D3S的传感器是尼康设计的。

  数码对焦:这是100%为尼康D3S设计吗?

  后藤哲郎先生:设计是的,但另一家公司制造。

  数据对焦:尼康所用的传感器中有多少是索尼设计和制造?

  后藤哲郎先生:我们和索尼有很长的合作关系。尼康设计了D3S、D3、D700传感器,而尼康D3X和其他小尺寸传感器和APS-C传感器来自索尼。我们想在大众化(编辑注:APS-C传感器)机器上使用我们自己的传感器,因为我们的传感器性能更加优越。不过这需要一段时间,因为这必须要达到规模才合算。索尼是一家大公司,向很多相机厂家销售传感器。比方说α相机用索尼传感器而我们的D3000和D5000也用索尼传感器。我们的D300用了一个基本索尼传感器并具有相同指标,但它们(译注:D300对比α700)有不少不同之处,因为我们进行了很多更改。

  数码对焦:佳能最近用EOS 7D创下记录,具有1800万像素。相比之下尼康的1200万像素就失色了。你们有计划把你们的APS-C相机增加像素吗?

  后藤哲郎先生:是的,我们也许会,如果用户期待更多像素我们会响应。不过,这必须要很谨慎,因为在扩增像素时我们有时候会丢失一些重要的东西如感光度或者动态范围。

  数码对焦:对尼康来说图像质量的要点是什么:像素、感光度、动态范围?

  后藤哲郎先生:对尼康来说噪音控制是图像质量主要因素。高像素的需求固然重要,但我们不能走得太远。

  数据对焦:确实是。在这些情形中,你们的策略是尽可能提供最好的图像质量并关注用户需求?

  后藤哲郎先生:当然我们要听取用户但需要平衡。不能忽视需求但过于听从客户也会导致失望并错过新功能。用户经常要求更多像素,这并不一定都对。当然也不能忘了不同品牌之间的竞争。我们必须跟随竞争对手的一些规律而不忘却开发新功能。

  数码对焦:你能想象D90更新产品会使用索尼的1400万像素传感器吗?

  后藤哲郎先生:我不能回答如此直接的问题。D90和D300的更新产品必须能够与佳能7D抗争。它很小,有一个很好的取景器,很快。传感器不是唯一的因素。

  数码对焦:我们很多读者对于在入门级和中级相机上AF-D对焦马达的消失很关注。D90的更新产品会不会没有自动对焦马达?

  后藤哲郎先生:用户要求在这个范围(的相机)能够使用老的AF镜头而不仅是AF-I,在这个方面我们听从客户要求。

  数码对焦:一直以来有一个谣传尼康会像宾得一样准备推出一个中幅(MX)产品,会吗?

  后藤哲郎先生:有人希望尼康开发中幅相机,因为图像质量很重要但这个市场很小。要知道有些中幅相机用户选择D3X,因为更容易使用和更加便宜,还有图像质量。中幅相机更笨重需要更大和更重的镜头。此外我们缺乏在这个中幅市场的经验,尽管尼康做过一些中幅镜头。很简单地说尼康不可能开发这个市场,尼康公司没有你想象的富有。

  数码对焦:你们与富士通为你们的相机联合开发固件?为何以及如何实现?

  后藤哲郎先生:我们与富士通合作因为这家公司很有经验和很多程序员。我们有图像知识他们有电子知识。随着我们在这方面迅速开发这个合作是很自然的。

  数码对焦:你部门有多少工程师?

  后藤哲郎先生:啊,这是机密!我们有起码上千人(大笑)。

  数码对焦:你们是最早在D90开发出单反视频。不过在这方面还有不少局限。

  后藤哲郎先生:确实。我们相信任何今天一台相机都需要有视频功能,而且我们看到单反拍摄的视频质量真是超绝。固然现在的自动对焦有点慢和效果不佳,还有很多需要改进以让(视频)操作与相机相似,尤其是静音操作。尼康在视频方面经验不多,几年前我们推出一个录像机但没有得到太多关注。

  数码对焦:尼康目前没有真正的高端小数码相机而适马和徕卡开始了新的竞赛。你们会出大传感器小数码相机吗?

  后藤哲郎先生:啊,这是很棒的主意!我们研究过这方面,你会很快知道。现在最好的小数码(卡片)相机图像质量不如最便宜的单反相机,差别很真挺大的。我们希望能够减少这一差别。

  数码对焦:什么时候?

  后藤哲郎先生:(大笑)我希望是现在。松下的G系列在日本数码单反用户中非常受欢迎。

  数码对焦:你认为对这类器件来说EVF是好方案吗?

  后藤哲郎先生:目前来说电子取景器很糟糕。分辨率、色彩还原、尺寸都让人不舒服。光学取景器要好得多。当然我们对这个领域一直在研究,电子取景器在某些方面已经超越光学取景器,比如可以在黯淡环境下取景。我们未来也许会用电子取景器但现在来说质量还不够。

  数码对焦:如何更加有效地增强镜头的对焦驱动?

  后藤哲郎先生:目前我们使用静音波马达(SWM)很有效但比较贵和体积大。我们正在为未来研发一个新系统。这么说吧,松下的G系统有一个很轻和很快的系统。这是一个方法而我们希望找到更快的方式。

  数码对焦:在昨晚(编注:1月14日)的演讲中你展示了在日本摄影历史上所有Nikonos(尼康潜水相机)的重要事件。未来会有一个数码潜水型号吗?

  后藤哲郎先生:回答这个问题现在有点过早。不过既然兴趣如此之多,我想Nikonos未来会重生。感谢尼康法国总经理高见土田先生的招待以及皮埃尔-乐斯毕尔的安排。

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