掃盲”鏡頭專業術語 ——像散 色差 眩光

在評價一款鏡頭時，我們經常能夠聽到“像散”、“桶狀變形”、“色差”、“眩光”等專有名詞，它們到底是什麼意思？在決定一支鏡頭的優劣上又起到了那些決定性的作用？今天，就讓我們來逐一分解。

像散(Astigmatism)

在測試鏡頭時常會看中間及邊緣的成像質素，幾乎可以肯定，越接近邊緣的影像質素約會下降，而這是由於水平面光線和垂直面光線聚焦在不同焦點上所引起。

根據現代物理學原理，光線以波動能量形式傳播，而且相對光線的傳播方向，光波震動的方向是四方八面的。如果用向量（Vector）方式理解，一束光線可分為水平方向震動和垂直線方向震動兩部分。當光線從偏離中軸的斜角度射入，有機會出現水平面光線和垂直面光線聚焦在主軸不同位置的誤差。此時兩個焦點之間所產生的影像會變得模糊，邊緣像滲開一樣。

偏離中軸進入鏡片的光線可分為水平面光線（橙色）和垂直面光線（綠色），而它們各自的焦點卻在不同位置。

由一張測試圖中100%區域性裁切，左為圖片中心，成像清晰；而右邊為圖片的角落，出現明顯的像散。

為解決問題，有些鏡頭會乾脆將覆蓋率加大，如用於APS-C的鏡頭，可能本來能蓋過全幅，但為保持畫質而犠牲了邊緣畫面。所以，APS-C的鏡頭多不建議用在全幅機上。就算可以，也會有嚴重的四角失光或邊緣像散。

另一種像散則是由於鏡頭的質量問題，如曲面不均勻，這就有如人眼的散光問題；或鏡片組沒有對準中軸。不過這都是舊時代的生產技術問題，現在已不多見。

桶狀變形(Barrel Distortion)

亦可稱為負變形（Negativedistortion），這是一種成像缺陷。桶狀變形的影像像點會隨著與中心點距離之增大而移位。令影像中的“直線”中段向外彎曲，兩端則向中心彎曲變成“曲線”。所以，方形物體的影像會變成四角向內收縮，邊線中段則向外凸出，好像一個木桶，因此被稱為桶狀變形。

通常，隨著鏡頭視角的擴大（亦即焦距的縮短），桶狀變形會變得愈來愈嚴重。具體點說，廣角鏡頭所拍得的影像，便常出現桶狀變形現像。下圖是一幅以24mm廣角鏡頭拍攝的照片，明顯地照片的邊緣位置向內彎曲了。

而且，如果用魚眼鏡頭拍攝，影像更會變成圓形。

雖然桶狀變形是種成像缺陷，但若果使用洽當，卻可以拍出很特別的照片。視乎的，是攝影者的創意及運用鏡頭的經驗！

色差現象(Chromatic Aberration)

相機鏡頭是用白光來形成影像的，而白光則是由各種不同波長的可見光組合而成。雖然同是電磁波，不過不同波長（顏色）的可見光在穿過玻璃時會有不同的速度，因此亦有所謂不同的折射率。利用這個原理，我們只要利用菱鏡便可將白光分解成不同顏色（波長）的光線。

相機鏡頭由玻璃構成，利用折射原理將可見光聚焦而成為影像。光線穿過鏡頭後，有機會出現類似菱鏡的效果，不同波長的光線不能在同一焦點上聚焦，在影像上形成色散，即是所謂的紫邊現像。大家可以透過下圖瞭解鏡頭的色差如何在影像中央及邊緣形成色散現像。

理論上色散在影像中央及邊緣都可以發生，不過由於邊緣的光程較長，因此色散也就特別明顯。由於短波長的折射率較高，因此紫色對色差也特別敏感。由色差而形成的紫邊，通常可以在畫面邊緣看到，而由於紫色折射得較多，所以紫邊一般都是由內向外擴散。此外，遠攝鏡頭的光程長，色散的現像也就特別容易看到。

色散現像在鏡頭邊緣較為明顯，而紫邊一般都是由內向外擴散的。

影像中央的色散紫邊較少。

為解決色差問題，鏡頭廠商就想盡辦法從鏡片的構造入手，包括採用不同折射、散射特性之鏡片組合。佳能早就成功以人工螢石晶體（CaF2）的低色散特性大大減少鏡頭色差，其於1969年推出首支採用螢石鏡片的超遠攝鏡頭FL-F300mm f/5。6。時至今日，螢石鏡片及UD超低色散鏡片已廣泛採用在佳能高質素EF鏡頭內。兩片UD鏡片相等於一片螢石鏡片的減色差效果，而一片超級UD鏡片則可提供相等於一片螢石鏡片的效能。

螢石鏡片及超低色散鏡片可減少鏡頭色差問題

像場彎曲(Curve of field)

CCD/CMOS是一個平面，但鏡頭投射的像場卻是略曲的，這個現象可用以下圖片解釋。

這是略為誇張化的像場彎曲，由於光軸的距離一致，實際上兩邊物件的對焦點會比中心略前，所以收縮光圈加長景深，可以改善情況。

假設鏡頭前有三個物件，位置保持在一個平面上，鏡頭以中間的物件對焦。此時，兩旁的物件與鏡頭的距離其實比中間距離略遠，到達相機內的平面時，便會在平面略前部份焦聚，使得中心兩旁的物件顯得模糊。

解決這個問題，可以將光圈收縮，增加景深，令鏡片周邊的影像也進入對焦範圍。光學設計上，也可用特殊鏡片修正令曲率降低。

衍射現象(Diffraction)

當光線透過一些窄蓬或小孔時，物體邊緣會出現光波分散的現象，這種光學現象便稱為“衍射”。

從攝影的角度來說，當光圈太小時衍射現象便會出現，令影像邊綠位置變得鬆散。這是一種光波的基本特性，與鏡片的光學質素無關。

而且，衍射也會導致數碼相機出現紫邊現象。

眩光(Flare)

亦稱為“鬼影”，是在相機和其他光學儀器內，由於鏡片表面、鏡筒內壁或機械零件表面反射而產生的非成像光線。

射入CCD（或傳統相機的菲林）的眩光會令影像全部或區域性亮度增加、反差度降低而產生灰霧，使畫面變得平淡而欠缺質感。有時更會發生二次或多次反射，使影像變得更加模糊。

值得注意的是，當在背光的環境下拍攝時，由於有很大部分的光線會直接射進鏡頭內，眩光的影響將更為顯著。

焦距(Focal Length)

簡單點來看，數碼相機鏡頭的成像原理等同一片凸透鏡，將自景物反射出來的光線聚焦在感光元件（焦平面）上成為一個清晰的畫面。不同曲率的凸透鏡，能夠將光線聚焦在不同距離後的焦平面上，而且曲率愈高的凸透鏡，聚焦時所需要的距離也愈短。為統一起建，在物理學原理上，凸透鏡的曲率便以透鏡將自無限遠投射過來的光線聚焦到焦平面時，透鏡與焦平面之間的距離來計算，這個距離便稱為焦距。焦距愈長，曲率便愈低；焦距愈短，曲率便愈高。

數碼相機的鏡頭等同凸透鏡，而且鏡頭在變焦時更相當於改變凸透鏡的曲率，因此變焦鏡頭的實際焦距多數以一個範圍來表示，例如 24-105mm。利用不同焦距的鏡頭，攝影師可以營造出不同透視感、不同景深的照片。焦距愈長的鏡頭，拍攝出來的照片帶有較大壓迫感，景深也愈淺。相反，焦距愈短的鏡頭，拍攝出來的照片透視感愈強烈，景深也愈深。

幾乎所有數碼相機的鏡頭上，都註明了鏡頭的實際焦距。

焦距變換比率(Focal Length Ratio)

目前大多數單反相機採用APS-C畫幅的感測器，由於其影像面積小於菲林的影像面積（即小於35mm），所以當同一鏡頭安裝於APS-C數碼單反後就會因為視角變小而變成更長的焦距鏡頭，令原來的鏡頭焦距和視角數值也失去了本身的意義。因此，相機生產商便透過“焦距變換比率”來讓用家可以瞭解鏡頭的實際視角與等效焦距。

焦距變換比率可以由CCD面積與菲林面積的比例來進行計算。舉例說，與35mm菲林的成像面積比較起來，當CCD的成像面積是8。4x5。6mm時，其邊長僅相當於35mm菲林的1/4。因此，50mm焦距的鏡頭，當安裝上去就會變為200mm的長焦鏡頭。

以下是焦距變換比率的計算公式：

菲林邊長/CCD邊長=焦距變換比率

鏡頭原焦距x焦距變換比率=鏡頭於數碼機身上的等效焦距

以變換比率為1。3的佳能EOS 1D MARK IV及一支17-35mm的鏡頭為例，鏡頭於機身上的等效焦距將會變為22。1-45。5mm。

當然，最理想的CCD面積應該與35mm傳統相機所產生的影像面積（36mm x 24mm）一致，而這也正是為什麼現在全畫幅DSLR受到熱捧的原因。

光圈值(Optimum Aperture)

指鏡頭在正確對焦的CCD（或菲林）平面上能產生清晰影像的光圈值。以大多數優質鏡頭而言，光圈值是將其大光圈值縮小一至二級。舉例說，當用一支大光圈值為f/2。8的鏡頭進行拍攝時，得出的影像質素應以f/4。0或f/5。6光圈。

理論上光圈孔徑愈大影像質素會愈好，但由於像差會隨著孔徑的增大而急劇增加，使影像質素變差。另外，光圈太小則會產生衍射現象（在數碼攝影中，小光圈更會增加曝光時間，使影像出現噪聲現象）令影像像質降低。因此，光圈值便是避免以上兩種現像出現的平衡點，亦即大光圈值低一至兩級。

球面像差(Spherical aberration)

用來聚焦的鏡片構造簡單的就是球面鏡，球面鏡的意思即鏡片的彎曲率呈圓形，可以理解為一個正圓球體的其中一個部分，因此就稱為球面鏡。實際上，球面鏡不能將所有光線聚焦在同一點，透過鏡片邊緣進入的光線會偏離焦點形成像差。尤其在大光圈的時候，有較多光線可以透過鏡片。明顯就是一些光點會虛化成一團光，這是由於邊緣位置進入的光線與中心聚焦的偏差較大所致。

要改善這種問題，可以將光圈收縮。而鏡頭設計上亦可以利用特別的凹、凸透鏡組合修正折射角度。現代鏡頭則愛用非球面鏡來修正這種問題，尤其是對於恆定大光圈的鏡頭，鏡片直徑大、球面像差也越明顯，所以有些高階鏡頭可能有多達三片非球面鏡。

非球面鏡利用鏡片邊緣曲率與中央部份曲率的差異，將聚焦於前方的光線移後到正確的對焦點，令成像更加銳利。