像差產生的原因

光線在透過物質時，物質相對于不同波長（顏色）的光線具有不同的折射率。這種因波長（顏色）不同而導致的折射率差異被稱為色散。 
透過棱鏡的光被分解為彩虹光譜的現象就是因此而來的，而相機的鏡片也會產生相同的現象。 
另外，對于同一片球面鏡片來說，光的波長（顏色）相同但入射位置不同時，有時也會產生折射角度的差異，從而使聚光位置產生偏差。理想的是單一波長（顏色）和多種波長（顏色）的光線都匯聚至一點。但在光學設計中很難避免實際成像與理想的差異，這種差異被稱為“像差”。像差程度是衡量鏡頭性能的一項標準。

像差的種類

正如“像差產生的原因”中所述，像差分為“光的波長”引起的色散和球面鏡片等“形狀”引起的兩種。前者被稱為“色像差”，它是由于光線波長的差異導致折射率不同而產生的，因此出現色暈（軸向色像差）和顏色錯位（倍率色像差）是其主要特征。而后者是在單一波長（顏色）上發生的“單色像差”，其中包括“球面像差”和“彗星像差”等，這些會導致像暈或拖影的現象。下方還介紹了由于光線或鏡片引起的具有代表性的像差，這些都是難以避免的物理現象。

軸向色像差在畫面中央出現，主要表現為紫色系的色暈。	倍率色像差在畫面邊緣出現的色暈或顏色錯位。	球面像差在畫面中央出現的銳度降低，即像暈。
彗星像差在畫面邊緣出現的拖尾狀的像暈或拖影。	徑向光暈在畫面邊緣出現的沿同心圓圓周方向擴散的像暈。	像散在畫面邊緣沿半徑或同心圓圓周方向的焦點錯位。
像面彎曲由焦平面彎曲導致的畫面邊緣的焦點錯位。

像差的影響和對策

像差會使圖像產生色暈、拖影并降低圖像解像力和對比度，解像力因此降低。
多數像差都能通過屏蔽鏡頭邊緣光線，即縮小光圈來改善，因此稍微縮小光圈就能夠非常有效地應對像差明顯的場景。另外，非球面鏡片和UD（超低色散）鏡片等技術也能夠盡量抑制這些像差。

左側產生相差  未產生相差

衍射現象產生的原因

“衍射現象”是畫質降低的原因之一，它是光或聲波在波動的行進過程中遇到障礙物并繞到障礙物后方的現象。例如，聲音能夠傳到墻壁另一側就是由于衍射現象。
在攝影方面，由于繞到光圈后方的光線無法到達圖像感應器，因此會造成分辨力降低，畫質銳度不足。這種現象會隨著縮小光圈（增大光圈值）而變得更加的顯著。

衍射的影響和對策

為追求泛焦效果使用小光圈拍攝時可能會產生衍射現象，導致違背拍攝意圖，損失銳度。
雖然景深很大但卻感到解像力不足，有時能夠通過稍微開大光圈加以改善。

<產生衍射現象的圖像>

產生衍射現象

未產生衍射現象

低通濾鏡的特性

透過鏡頭的光線，經過能夠吸收紅外線及紫外線的濾鏡和能夠抑制摩爾紋（干涉條紋）的低通濾鏡等后到達圖像感應器。其中影響解像力的是“低通濾鏡”，這種濾鏡對屏蔽高空間頻率的光波（細密紋理），抑制摩爾紋起到了關鍵作用。去掉低通濾鏡雖然能相應地提高圖像銳度，但這樣一來，拍攝受被攝體和拍攝狀況等的限制，不能應對多種場景，所以作為相機系統就會缺乏平衡性。

數碼鏡頭優化的原理

光線通過鏡頭和多種濾鏡后，圖像感應器受光并形成圖像。鏡頭像差，光圈造成的衍射和低通濾鏡的影響等都會降低畫質，根據它們各自的光學特性，基于精密的數據逐一進行補償能還原出理想的圖像。這就是數碼鏡頭優化的原理。
利用佳能自主研發生產零部件的優勢，在從鏡頭較前方到抵達圖像感應器的光路中，把握每個鏡片以及相機內置濾鏡的光學特性，可以將畫質的變化函數化（光傳播函數），將其逆函數應用于圖像后，就能還原出近似于入射前的光線狀態（畫質），數碼鏡頭優化就是這樣一種新思路的工具。
根據不同的鏡頭、相機和拍攝條件，像差、衍射及低通濾鏡等導致與理想成像產生偏差的因素也會改變。數碼鏡頭優化利用了針對不同鏡頭分別配備的能夠如實反映這些變化的逆函數，因此，它才能夠補償彗星像差等形狀復雜的非對稱像差。

以往的攝影常識

在希望使用小景深虛化，或使用高速快門進行拍攝時，通常都會在較大光圈下稍微縮小光圈拍攝以減小合焦處分辨力的降低。這并不是反映拍攝意圖的技巧，而是為了追求畫質而妥協的經驗之談。通過表現力和畫質的折衷拍出接近理想的照片，這是經驗豐富的攝影師常用的拍攝技巧。

以使用數碼鏡頭優化為前提的拍攝方法

在使用數碼鏡頭優化時無需顧忌“不要使用較大光圈”這條經驗。使用能夠優化照片光學特性的數碼鏡頭優化，從較大光圈開始就能夠獲得抑制像差，解像力較高的圖像。想使用能捕捉瞬間的高速快門或想用小景深表現虛化時，都能不猶豫地選擇想要的光圈值。另外，能使用大光圈的優勢還在于可以降低ISO感光度獲得更高的畫質。

<較大光圈下數碼鏡頭優化的效果>

使用F2.8 拍攝

使用數碼鏡頭優化

抑制衍射現象

以往的攝影常識

使用大景深獲得泛焦效果是一種照片的表現手法，但矛盾的是，為了抑制衍射現象導致的解像力降低又不能使用小光圈。想追求畫質就不能過度縮小光圈可以說是以往攝影中的常識。

以使用數碼鏡頭優化為前提的拍攝方法

在使用數碼鏡頭優化時無需顧忌“不要使用較大光圈”這條經驗。使用能夠優化照片光學特性的數碼鏡頭優化，從較大光圈開始就能夠獲得抑制像差，解像力較高的圖像。想使用能捕捉瞬間的高速快門或想用小景深表現虛化時，都能不猶豫地選擇想要的光圈值。另外，能使用大光圈的優勢還在于可以降低ISO感光度獲得更高的畫質。

<小光圈下數碼鏡頭優化的效果>

使用F22拍攝

使用數碼鏡頭優化

提高光圈靈活性

以往的攝影常識

在拍攝現場經常遇到需要選擇低速或高速快門進行拍攝的場景，但這時也需要注意光圈。光圈太大像差會變得明顯，太小會產生衍射現象。時常牢記這一點，尋找能夠如實反映拍攝意圖又能保持解像力的光圈也是一種技巧。妥協表現力獲得高畫質，還是放棄高畫質追求表現力？即使是專業攝影師，在面對被攝體的瞬間也要考慮畫質和表現力的平衡性。

以使用數碼鏡頭優化為前提的拍攝方法

以使用在全光圈下都能提高解像力的數碼鏡頭優化為前提進行拍攝時，無需過度擔心較大光圈下產生的像差和小光圈導致的衍射現象。選擇快門速度時光圈靈活性更強。這樣無需安裝ND中性密度濾鏡也能獲得低速快門，不提高ISO感光度也能獲得高速快門，提高了拍攝的反應性。不受光圈的束縛意味著不僅能夠擴展快門速度，更能進一步拓展拍攝方式的靈活性。

<在低速快門下數碼鏡頭優化的效果>

縮小光圈使用2秒快門速度拍攝

使用數碼鏡頭優化