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光學基礎知識：色像差與色散

作者：老西　來源：Xitek　時間：2007-1-28　類別：攝影學堂

白光是指由各種波長的光線平均混合在一起光線，感覺不出色彩，人眼可以感受到的可見光的波長為400nm(紫色)~700nm(紅色)。

光學玻璃的折射率隨通過的光波的波長變化而變，它對短波長的光的折射率比長波長的折射率更大，當白光通過三棱境時，我們可以觀察到彩虹光譜。由對波長的折射率不同而引起的彩虹光譜稱之為色散現象(Dispersion)。

在攝影鏡頭中。這種起因于不同波長的像差，我們稱它為色像差(Chromatic aberration)。

色像差分成兩種：

1、軸向色像差(Axial chromatic aberration)：指的是光軸上的位置，因波長不同產生不同顏色有不同焦點的現象。如上圖，紅色光線的焦點比藍色光線的焦點更遠離鏡片。

2、倍率色像差(Chromatic difference of magnification)：系指像的周圍因光線波長的差異，所引起的映像倍率之改變。這是一種軸外像差，隨視場角的增大而增大。

軸向色像差涉及到成像的焦點距離，引起色彩產生松散或光斑(flare)；而倍率色像差別則涉及到成像的大小，在畫面周圍引起色彩錯開，形成擴散的彩色條紋，如鑲邊(fringing)現象。

色像差不僅影響彩色膠片上成像的色彩再現，也會減低黑白膠片上成像的解像力。

軸向色像差的矯正，一般是采用不同折射率/色散率的鏡片來進行組合，使它們的色像差相互抵消。典型的視采用一個正的冕牌透鏡與一個負的火石透鏡組合。會聚的冕牌透鏡具有低折射率和小的色散，而發散的火石透鏡具有高折射率和更大的色散。

倍率色像差的矯正比較困難，它對像質的劣化作用隨焦距增大而加劇，并且不會隨光圈縮小而減少。倍率色像差的有效矯正辦法是采用異常/超低色散的光學玻璃。

鏡頭的焦點距離愈長，色像差的影響愈大，特別是超長焦鏡頭，色像差矯正是獲得鮮銳畫質的最重要關鍵所在。僅僅仰賴光學玻璃的組合，依然有它的極限，異常/超低色散，才能具有明顯的改善。