色差

---

介紹

色差是一個與光學鏡頭相關的難題。光是一種電磁輻射，是電磁波譜中唯一可見於人眼的部分。透鏡是一種光學器件，其設計使得入射光在其透過時發生彎曲。到達透鏡的光線可能會匯聚到一點或從一點發散，這取決於透鏡的形狀。透射式光學器件用於聚焦或分散入射光束，被稱為透鏡。它是一種薄而透明的材料，由於光的折射性質，光線在其中發生發散或匯聚。通常，透鏡由兩個表面構成，這兩個表面是球形的，或者其中一個表面是球形的。它由透明材料製成，例如玻璃或塑膠。透鏡有兩種，簡單透鏡和複合透鏡。簡單透鏡包含一塊透明材料，而複合透鏡是由多種透明材料組合而成的。

什麼是色差？

在光學中，有時透鏡無法將各種顏色聚焦到同一點，這就是色差。這是由於光線透過透鏡的色散造成的。透鏡的折射率取決於光的波長。在大多數透明材料中，如果波長增加，材料的折射率就會降低。折射率的變化會改變透鏡的焦距。透鏡色散會導致色差，其中不同顏色的傳播速度不同。這會導致影像模糊或影像周圍出現顏色。

色差的成因

當透映象稜鏡一樣工作時，它會產生色差。透過透鏡的光線會彎曲並分裂成不同的角度。色差的主要原因是：

• 劣質鏡頭

• 光圈葉片不均勻

• 鏡頭安裝不正確

• 物鏡調節不正確

• 色彩還原差的相機感測器

• 使用為其他相機設計的鏡頭

• 光線從感測器上反射

• 鏡頭失焦

• 角度畸變

• 設定錯誤

色差的影響

影像質量受到色差的影響。透鏡的色散會造成縱向色差和橫向色差。照片會變得模糊，或者出現綠色、紅色、黃色、藍色、紫色和品紅色等不同顏色的背景。在色差中，彩色邊緣同時出現在中心和邊緣。

避免色差的方法

以下是一些避免色差的方法。

避免高對比度場景

在高對比度區域拍攝時，可能會出現色差。可以透過在低對比度環境下拍攝照片來進行校正。

改變焦距

在變焦鏡頭中，在極端焦距下可能會出現色差。為了避免這種色差，應該將鏡頭的焦距固定在鏡頭範圍的中間。

光圈調整

透過調整光圈可以減少包括色差在內的大多數鏡頭缺陷。使用f/8或f/11可以減少色差。

使主體居中

如果物體調整到幾乎中心位置，則可以減少色差。

最佳化焦平面

使用中等焦距的鏡頭可以減少色差。

使用消色差透鏡

消色差透鏡將兩個波長的光集中在同一平面上。在普通的消色差透鏡中，有兩塊不同的玻璃，它們具有不同的色散度。復消色差透鏡可以強烈地校正色差，其中對三個波長的光進行校正。

使用具有內建解決方案的相機

透過使用具有內建解決方案的相機可以減少橫向色差。

使用高質量鏡頭和低色散玻璃鏡頭

高質量鏡頭比廉價鏡頭能更好地減少像差。使用低色散玻璃鏡頭也可以校正像差。

使用照片編輯軟體

Photoshop和GIMP等後期處理軟體可以減少像差。GIMP中有一個像差校正濾鏡。它是一個開源軟體。

色差的型別

色差分為兩種型別：

• 軸向色差

• 橫向色差

軸向色差

軸向色差也稱為縱向色差。透鏡將不同波長的光聚焦在距透鏡不同距離的位置。由於顏色的焦點不同，因此會在物體周圍產生色差。在這種型別中，相同的顏色在整個物體周圍都會模糊。

Cmglee，軸向橫向色差比較，CC BY-SA 4.0

橫向色差

它也稱為橫向色差。橫向色差會導致彩色邊緣。這在影像邊緣很明顯。在這種型別中，像差在中心不可見，而是在影像的角上出現。具有不同折射率的多個透鏡可以減少橫向色差。

結論

透鏡無法將不同波長的光聚焦在同一焦平面上，這稱為色差。上面討論了許多導致色差的原因。討論了兩種型別的色差，即軸向色差和橫向色差。

常見問題

Q1. 鏡頭的焦距是多少？

A. 當光線照射到透鏡上時，它會彎曲。透鏡使光線彎曲的能力稱為透鏡的焦距。它表示為焦距的倒數。如果焦距減小，則更多光線會透過透鏡彎曲。透鏡的焦距由下式給出：

$$\mathrm{P=\frac{1}{f}}$$

這裡 f 表示焦距。

Q2. 凹透鏡是如何成像的？

A. 如果物體放置在凹透鏡的無限遠處，則物體的像將形成在透鏡的焦點處。所得的像是虛像且縮小的。如果物體的距離在無限遠和光心之間，則像將形成在透鏡的焦距和光心之間。

Q3. 色差會影響黑白攝影嗎？

A. 會的。即使沒有顏色，色差也會影響黑白攝影。

Q4. 什麼是球差？

A. 透過球面表面的光線最終會聚焦在不同的點上。由於這種球差，很難獲得清晰的影像。

Q5. 色差正常嗎？

A. 在拍攝照片時，光學系統中的色差是常見和正常的。沒有這樣的鏡頭可以防止像差問題。