賽德爾(Van Seidel ),德國數(shù)學(xué)家。1856年德國的賽德爾,分析出五種鏡頭像差源之于單一色(單一波長)。此稱為賽德爾五像差。

球面像差

[spherical aberration]

以鏡頭是球面構(gòu)成的觀點(diǎn)而言,這是一種無可避免的像差。當(dāng)平行的光線由鏡片的邊緣通過時(shí),它的焦點(diǎn)位置比較靠近鏡片,而由鏡片的中央通過的光線,它的焦點(diǎn)位置則較遠(yuǎn)離鏡片(這種沿著光軸的焦點(diǎn)錯(cuò)開的量,稱為縱向球面像差)??趶接蟮溺R頭,這種傾向愈明顯。受到球面像差影響的點(diǎn)像(point image),近軸光線的影像,其邊緣彷佛被周圍來的光斑(flare,又稱為halo光暈,它的半徑稱為橫向球面像差)所包圍。因此由畫面中央到周圍都受到影響,整體好象蒙上一層紗似的,變成缺少鮮銳度的灰蒙影像。對于球面鏡片的球面像差進(jìn)行矯正,是件非常困難的工程。通常是以某一個(gè)入射距(從光軸起算的距離)的光線為基準(zhǔn),然后使用凸、凹兩枚鏡片予以適當(dāng)?shù)慕M合來完成,可是,只要是使用球面鏡片,某種程度的球面像差就無法獲得很大的改善。不過,徹底消除大口徑鏡頭全開狀態(tài)的球面像差,除了采用非球面鏡片之外別無他法。

彗星像差

[coma/comatic aberration]

球面像差矯正過的鏡頭,在它的畫面周邊最常見的象。當(dāng)光軸外的光線斜向射入鏡頭后,在面上無法聚集成一點(diǎn),向畫面中心或相反方向形成拖著尾巴的一種像差。拖著尾巴的樣好象慧星(掃把星),所以叫做慧星像差,,這種松蒙現(xiàn)象稱為慧星光斑(comatic flare)。即使是可以在光軸上,將點(diǎn)成像成點(diǎn)的鏡頭,從離軸的點(diǎn)過來,通過鏡頭邊緣的光線,和通過鏡頭中心的主光線相比,有著不一樣的折射時(shí),也容易產(chǎn)生這種像差。主光線的傾斜度愈大,慧星像差愈明顯,周邊的反差也愈降低,不過,縮小光圈仍然可以獲得某種程度的改善。受到這種像差影響的松蒙影像,呈現(xiàn)滲開的污染狀,令人感到不快。針對某一種特定距離的被攝體,同時(shí)消除球面像差和慧星像差的叫做消球差(aplanatism),而可矯正此二像差的鏡頭叫做消球差鏡頭(aplanat)。

像散現(xiàn)象

[astigmatism]

經(jīng)過球面像差和慧星像差矯正的鏡頭,在光軸上亦即畫面中心,可以將點(diǎn)成像成點(diǎn)畫像,可是,離軸區(qū)的點(diǎn)卻不成點(diǎn),而變成橢圓形或線狀。這種像差即為像散現(xiàn)象。為了能詳細(xì)地在周邊部觀察這種現(xiàn)象,將焦點(diǎn)慢慢錯(cuò)開,放射狀延長的線一直到焦點(diǎn)的第一位置,和同心圓的線一直到清晰的焦點(diǎn)的第二位置(這兩個(gè)焦點(diǎn)位置的距離,稱為像散差距)都可以確認(rèn)出來。換言之,子午(meridonal)像面的光線和弧矢(sagittal)像面的光束并無等價(jià)條件,所以兩者的光線不能同時(shí)成為一點(diǎn)。子午像面的焦點(diǎn)在最佳位置時(shí),弧矢像面的光線就結(jié)成線狀(同心圓方向/子午焦線),反之,弧矢像面的焦點(diǎn)在最佳置時(shí),子午線面的光線也結(jié)成線狀(放射狀方向/弧矢焦線)。

畸變

[distortion]

畸變指物體通過鏡頭成像時(shí),實(shí)際像面與理想像面見產(chǎn)生的形變?;蛘哒f物體成像后,物體的像并非實(shí)際物體的等比縮放,由于局部放大率不等而是物體的像產(chǎn)生變形。

對角線向外延長的變形(正)叫做枕形(pincushion)畸變,向內(nèi)縮短的變形(負(fù))叫做桶形(barrel)畸變。雖然罕見,也有兩者同時(shí)存在的復(fù)合形畸變,出現(xiàn)在超廣角鏡頭上。鏡頭組合構(gòu)成上,鏡片對稱的分置光圈兩側(cè),畸變比較少;非對稱構(gòu)成的鏡片,則經(jīng)常發(fā)生。另外,變焦鏡頭的畸變在廣角區(qū)為桶形,望遠(yuǎn)區(qū)為枕形(因變焦的不同,歪曲像差的特性稍微不同)。采用非球面鏡片的變焦鏡頭,由于非球面鏡片有消除歪曲像差的功能,矯正效果相當(dāng)良好。再者畸變是通過鏡頭中心的主光線異常折射所引起的,因此不論如何縮小光圈,都不能獲得改善。

像面彎曲

[curvature of field]

焦點(diǎn)對在平面物體時(shí),像面并沒有結(jié)成平面,像碗狀一樣形成內(nèi)凹的一種現(xiàn)象。因此,當(dāng)焦點(diǎn)對在畫面中心時(shí),四周趨清晰,反之,焦點(diǎn)對在四周時(shí)中心就變模糊。像面彎曲主要隨著像散現(xiàn)象的矯正方法而改變,由于像面會出現(xiàn)在子午像面和孤矢像面之間,因此,像散現(xiàn)象矯正得愈好,像面彎曲現(xiàn)象就愈少。由于縮小光圈無法矯正像面彎曲,因此設(shè)計(jì)上,一般都是改變各種單鏡片的開頭或者選擇光圈的位置上下功夫。像散現(xiàn)象和像面彎曲需要同時(shí)矯正時(shí),不可少的條件之一的就是匹茲萬條件(Petzval’s condition/1843年)。這個(gè)條件就是,將鏡頭使用的單鏡片數(shù),加在各單鏡片的折射率乘以焦點(diǎn)距離的積的倒數(shù)上,它的和最好等于零,這個(gè)和叫做[匹茲萬和數(shù)](Petzval’s Sum)