消色差透镜在摄影中的应用

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    色差是不同颜色的光线穿过透镜之后汇聚在不同焦距上的现象。在摄影学上，它导致影像整体的色调变得柔软，颜色边缘对比的反差降低，像是黑白色之间的边缘。天文学家上，透镜的问题更甚于面镜。

    消色差透镜随是一个物理词汇，英文是achromatic lens，是由两种不同材质的透镜组合而成，消色差透镜的用途是把两种不同颜色的光聚焦到同一点。

    消色差透镜可以将两种不同颜色（通常是红色和蓝色）的光聚焦在相同的平面上；复消色差透镜的设计能将三种不同颜色（通常是红、绿、蓝三色）的光汇聚在相同的平面。[1]残余的颜色偏差（二阶光谱）可以比等效口径和焦距的消色差透镜低一个数量级。复消色差透镜可以*两个波长的球面像差，也比消色差透镜多了一个波长。复消色差透镜将三个波长的颜色汇聚在同一个焦平面上。（因为这个透镜是为天文学设计的，所以有一个波长不在可见光的范围内。）天文学的数位影像使用更宽广的波段观测目标，在光学上非常敏锐的CCD阵列接收的波长从紫外线经过可见光一直到红外线，因此必须要使用复消色差透镜。天文摄影使用的复消色差透镜，口径从60-150 mm，焦比从f/5 到f/7。在曝光期间进行适当的导引和聚焦，这些复消色差透镜可以在给定的口径下得到明锐和宽广的天文摄影光学。用于形象艺术过程（拷贝）的照相机依般都使用复消色差透镜以取得明锐的成像。传统设计的复消色差透镜一般的大孔径被限制在f/9，近来，高速的复消色差透镜已经可以使用在一般的媒体上，包括数位和35 mm的照相机。复消色差透镜的设计需要使用特殊的光学玻璃，以达到矫正三种波长色散特性的目的。经常使用的是昂贵的萤石冕牌玻璃和反常的燧石玻璃，并且在玻璃元素间的空隙填充相同透明度的液体，以平衡光学上异常的色散。温度对玻璃和液体的折射系数、色散的影响也在设计时的考量之内，必须在合理的温度范围之内，只需要稍微的调整焦点就能获得良好的光学品质。

    对于色差方面，利用不同折射率、不同色差的玻璃组合，可以消除色差。例如，利用低折射率、低色散玻璃做凸透镜，利用高折射率、高色散玻璃做凹透镜，然后将两者胶合在一起。为了使两者胶合后仍然等效于一个凸透镜，前者（凸透镜）屈光度要大一些，后者（凹透镜）屈光度要小一些。我们分析这样的双胶合镜对不同波长光线的作用：对于较长波长的光线，由于凹透镜材料色散大、也就是折射率随着波长变化大，所以折射率比中间波长较小，凸透镜起的作用大，双胶合镜长波端焦距偏长。对于较长波短的光线，由于凹透镜色散大、也就是折射率随着波长变化大，所以折射率较大，凹透镜起的发散作用大，双胶合镜短波端焦距也偏长。后的结论是：这样的双胶合镜中间波长焦距较短、长波和短波光线焦距较长。很明显，中间波长是一个谷，它的周围焦距变化小多了！设计时合理的选择镜片球面曲率、双胶合镜的材料，可以使蓝光、红光焦距恰好相等，这就基本消除了色差。剩余色差对于广角到中焦镜头来说，已经很小了，因此，也就满足了镜头消色差的要求。
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