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单反相机光学基础知识.docx

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单反相机光学基础知识.docx

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文档介绍:Document number【AA80KGB-AA98YT-AAT8CB-2A6UT-A18GG】
单反相机光学基础知识
光学基础知识:光的反射、折射、衍射
光的传播可以归结为三个实验定律:直线传播定律、反射
补色的概念:从白色中减去颜色A所形成的颜色,称之为颜色A的补色 (complementary color)。
补色的形成:(白色减掉三原色,就是黑色)
补色的特点:当使用某个补色滤镜时,该补色对应的原色会被过滤掉:
原色以及所对应补色的名称:
红色(Red)
绿色(Green)
蓝色(Blue)
青色(Cyan)
洋红色(Magenta)
黄色(Yellow)
颜色再现有两种方式:
1、原色加法:三原色全部参与叠加形成白色,任意其中两种原色相加形成不参与合成的颜色的补色。
这是合成的示意图:
2、原色减法:三补色全部参与叠加形成黑色,任意其中两种补色相加形成不参与合成的颜色的原色。
这是合成的示意图:
原色加法比较简单,由原色叠加而形成其他颜色,但是应用较少;而原色减法是从白色中减掉相应原色而形成其他颜色,就是用补色来叠加形成其他颜色,应用的场合比较多。
色彩空间
随着数字摄影的兴起,计算机处理图象已经成为主流,但是现在多数的计算机设备无法完全再现人眼可辨认的色彩。一般的数字影像都是采用了sRGB色彩空间,处理范围比较宽的是Adobe RGB。下面是国际照明委员会(CIE)颁布的CIE1993-RGB系统的色度图:
光学基础知识:色像差(Chromatic aberration)与色散(Dispersion)
白光是指由各种波长的光线平均混合在一起光线,感觉不出色彩,人眼可以感受到的可见光的波长为400nm(紫色)~700nm(红色)。
光学玻璃的折射率随通过的光波的波长变化而变,它对短波长的光的折射率比长波长的折射率更大,当白光通过三棱境时,我们可以观察到彩虹光谱。由对波长的折射率不同而引起的彩虹光谱称之为色散现象(Dispersion)。
在摄影镜头中。这种起因于不同波长的像差,我们称它为色像差(Chromatic aberration)。
色像差分成两种:
1、轴向色像差(Axial chromatic aberration):指的是光轴上的位置,因波长不同产生不同颜色有不同焦点的现象。如上图,红色光线的焦点比蓝色光线的焦点更远离镜片。
2、倍率色像差(Chromatic difference of magnification):系指像的周围因光线波长的差异,所引起的映像倍率之改变。这是一种轴外像差,随视场角的增大而增大。
轴向色像差涉及到成像的焦点距离,引起色彩产生松散或光斑(flare);而倍率色像差别则涉及到成像的大小,在画面周围引起色彩错开,形成扩散的彩色条纹,如镶边(fringing)现象。
色像差不仅影响彩色胶片上成像的色彩再现,也会减低黑白胶片上成像的解像力。
轴向色像差的矫正,一般是采用不同折射率/色散率的镜片来进行组合,使它们的色像差相互抵消。典型的视采用一个正的冕牌透镜与一个负的火石透镜组合。会聚的冕牌透镜具有低折射率和小的色散,而发散的火石透镜具有高折射率和更大的色散。
倍率色像差的矫正比较困难,它对像质的劣化作用随焦距增大而加剧,并且不会随光圈缩小而减少。倍率色像差的有效矫正办法是采用异常/超低色散的光学玻璃。
镜头的焦点距离愈长,色像差的影响愈大,特别是超长焦镜头,色像差矫正是获得鲜锐画质的最重要关键所在。仅仅仰赖光学玻璃的组合,依然有它的极限,异常/超低色散,才能具有明显的改善。
光学基础知识:球面像差(spherical aberration)与非球面镜片
球面像差(spherical aberration)是由于透镜表面是球面而引起的。由光轴上同一物点发出的光线,通过镜头后,在像场空间上不同的点会聚,从而发生了结像位置的移动。
对于全部采用球面镜片的镜头而言,这是一种无可避免的像差。它的产生是由于离轴距离不同的光线在镜片表面形成的入射角不同而造成的。
当平行的光线由镜面的边缘(远轴光线)通过时,它的焦点位置比较靠近镜片;而由镜片的中央通过的光线(近轴光线),它的焦点位置则比较远离镜片(这种沿着光轴的焦点错间开的量,称为纵向球面像差)。
由于这种像差的缘故,就会在通过镜头中心部分的近轴光线所结成的影像周围,形成由通过镜头边缘部分的光线所产生的光斑(Halo,光晕),使人感到所形成的影象变成模糊不清,画面整体好象蒙上一层纱似的,变成缺少鲜锐度的灰蒙蒙的影像。这个光斑的半径称为横向球面像差。