在測(cè)試鏡頭時(shí)常會(huì)看中間及邊緣的成像質(zhì)素，幾乎可以肯定，越接近邊緣的影像質(zhì)素約會(huì)下降，而這是由于水平面光線和垂直面光線聚焦在不同焦點(diǎn)上所引起。

　　根據(jù)現(xiàn)代物理學(xué)原理，光線以波動(dòng)能量形式傳播，而且相對(duì)光線的傳播方向，光波震動(dòng)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(dòng)和垂直線方向震動(dòng)兩部分。當(dāng)光線從偏離中軸的斜角度射入，有機(jī)會(huì)出現(xiàn)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(shí)兩個(gè)焦點(diǎn)之間所產(chǎn)生的影像會(huì)變得模糊，邊緣像滲開(kāi)一樣。

　　偏離中軸進(jìn)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(diǎn)卻在不同位置。

　　由一張測(cè)試圖中100%局部裁切，左為圖片中心，成像清晰;而右邊為圖片的角落，出現(xiàn)明顯的像散。

　　為解決問(wèn)題，有些鏡頭會(huì)干脆將覆蓋率加大，如用于APS-C的鏡頭，可能本來(lái)能蓋過(guò)全幅，但為保持畫(huà)質(zhì)而?牲了邊緣畫(huà)面。所以，APS-C的鏡頭多不建議用在全幅機(jī)上。就算可以，也會(huì)有嚴(yán)重的四角失光或邊緣像散。

　　另一種像散則是由于鏡頭的質(zhì)量問(wèn)題，如曲面不均勻，這就有如人眼的散光問(wèn)題;或鏡片組沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)中軸。不過(guò)這都是舊時(shí)代的生產(chǎn)技術(shù)問(wèn)題，現(xiàn)在已不多見(jiàn)。

　　亦可稱(chēng)為負(fù)變形(Negativedistortion)，這是一種成像缺陷。桶狀變形的影像像點(diǎn)會(huì)隨著與中心點(diǎn)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(huì)變成四角向內(nèi)收縮，邊線中段則向外凸出，好像一個(gè)木桶，因此被稱(chēng)為桶狀變形。

　　通常，隨著鏡頭視角的擴(kuò)大(亦即焦距的縮短)，桶狀變形會(huì)變得愈來(lái)愈嚴(yán)重。具體點(diǎn)說(shuō)，廣角鏡頭所拍得的影像，便最常出現(xiàn)桶狀變形現(xiàn)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(nèi)彎曲了。

　　而且，如果用魚(yú)眼鏡頭拍攝，影像更會(huì)變成圓形。

　　雖然桶狀變形是種成像缺陷，但若果使用洽當(dāng)，卻可以拍出很特別的照片。視乎的，是攝影者的創(chuàng)意及運(yùn)用鏡頭的經(jīng)驗(yàn)!

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

　　相機(jī)鏡頭由玻璃構(gòu)成，利用折射原理將可見(jiàn)光聚焦而成為影像。光線穿過(guò)鏡頭后，有機(jī)會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似菱鏡的效果，不同波長(zhǎng)的光線不能在同一焦點(diǎn)上聚焦，在影像上形成色散，即是所謂的紫邊現(xiàn)像。大家可以透過(guò)下圖了解鏡頭的色差如何在影像中央及邊緣形成色散現(xiàn)像。

　　理論上色散在影像中央及邊緣都可以發(fā)生，不過(guò)由于邊緣的光程較長(zhǎng)，因此色散也就特別明顯。由于短波長(zhǎng)的折射率較高，因此紫色對(duì)色差也特別敏感。由色差而形成的紫邊，通�？梢栽诋�(huà)面邊緣看到，而由于紫色折射得較多，所以紫邊一般都是由內(nèi)向外擴(kuò)散。此外，遠(yuǎn)攝鏡頭的光程長(zhǎng)，色散的現(xiàn)像也就特別容易看到。

　　影像中央的色散紫邊較少。

　　為解決色差問(wèn)題，鏡頭廠商就想盡辦法從鏡片的構(gòu)造入手，包括采用不同折射、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，其于1969年推出首支采用螢石鏡片的超遠(yuǎn)攝鏡頭FL-F300mmf/5.6。時(shí)至今日，螢石鏡片及UD超低色散鏡片已廣泛采用在佳能高質(zhì)素EF鏡頭內(nèi)。兩片UD鏡片相等于一片螢石鏡片的減色差效果，而一片超級(jí)UD鏡片則可提供相等于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(wèn)題。

　　CCD/CMOS是一個(gè)平面，但鏡頭投射的像場(chǎng)卻是略曲的，這個(gè)現(xiàn)象可用以下圖片解釋。

　　這是略為夸張化的像場(chǎng)彎曲，由于光軸的距離一致，實(shí)際上兩邊對(duì)象的對(duì)焦點(diǎn)會(huì)比中心略前，所以收縮光圈加長(zhǎng)景深，可以改善情況。

　　假設(shè)鏡頭前有三個(gè)對(duì)象，位置保持在一個(gè)平面上，鏡頭以中間的對(duì)象對(duì)焦。此時(shí)，兩旁的對(duì)象與鏡頭的距離其實(shí)比中間距離略遠(yuǎn)，到達(dá)相機(jī)內(nèi)的平面時(shí)，便會(huì)在平面略前部份焦聚，使得中心兩旁的對(duì)象顯得模糊。

　　解決這個(gè)問(wèn)題，可以將光圈收縮，增加景深，令鏡片周邊的影像也進(jìn)入對(duì)焦范圍。光學(xué)設(shè)計(jì)上，也可用特殊鏡片修正令曲率降低。

　　衍射現(xiàn)象(Diffraction)

　　當(dāng)光線通過(guò)一些窄蓬或小孔時(shí)，物體邊緣會(huì)出現(xiàn)光波分散的現(xiàn)象，這種光學(xué)現(xiàn)象便稱(chēng)為“衍射”。

　　從攝影的角度來(lái)說(shuō)，當(dāng)光圈太小時(shí)衍射現(xiàn)象便會(huì)出現(xiàn)，令影像邊綠位置變得松散。這是一種光波的基本特性，與鏡片的光學(xué)質(zhì)素?zé)o關(guān)。

　　而且，衍射也會(huì)導(dǎo)致數(shù)碼相機(jī)出現(xiàn)紫邊現(xiàn)象。

　　眩光(Flare)

　　亦稱(chēng)為“鬼影”，是在相機(jī)和其他光學(xué)儀器內(nèi)，由于鏡片表面、鏡筒內(nèi)壁或機(jī)械零件表面反射而產(chǎn)生的非成像光線。

　　射入CCD(或傳統(tǒng)相機(jī)的菲林)的眩光會(huì)令影像全部或局部亮度增加、反差度降低而產(chǎn)生灰霧，使畫(huà)面變得平淡而欠缺質(zhì)感。有時(shí)更會(huì)發(fā)生二次或多次反射，使影像變得更加模糊。

　　值得注意的是，當(dāng)在背光的環(huán)境下拍攝時(shí)，由于有很大部分的光線會(huì)直接射進(jìn)鏡頭內(nèi)，眩光的影響將更為顯著。

　　簡(jiǎn)單點(diǎn)來(lái)看，數(shù)碼相機(jī)鏡頭的成像原理等同一片凸透鏡，將自景物反射出來(lái)的光線聚焦在感光組件(焦平面)上成為一個(gè)清晰的畫(huà)面。不同曲率的凸透鏡，能夠?qū)⒐饩�聚焦在不同距離后的焦平面上，而且曲率愈高的凸透鏡，聚焦時(shí)所需要的距離也愈短。為統(tǒng)一起建，在物理學(xué)原理上，凸透鏡的曲率便以透鏡將自無(wú)限遠(yuǎn)投射過(guò)來(lái)的光線聚焦到焦平面時(shí)，透鏡與焦平面之間的距離來(lái)計(jì)算，這個(gè)距離便稱(chēng)為焦距。焦距愈長(zhǎng)，曲率便愈低;焦距愈短，曲率便愈高。

　　數(shù)碼相機(jī)的鏡頭等同凸透鏡，而且鏡頭在變焦時(shí)更相當(dāng)于改變凸透鏡的曲率，因此變焦鏡頭的實(shí)際焦距多數(shù)以一個(gè)范圍來(lái)表示，例如24-105mm。利用不同焦距的鏡頭，攝影師可以營(yíng)造出不同透視感、不同景深的照片。焦距愈長(zhǎng)的鏡頭，拍攝出來(lái)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(lái)的照片透視感愈強(qiáng)烈，景深也愈深。

　　幾乎所有數(shù)碼相機(jī)的鏡頭上，都注明了鏡頭的實(shí)際焦距。

　　焦距變換比率(Focal Length Ratio)

　　目前大多數(shù)單反相機(jī)采用APS-C畫(huà)幅的傳感器，由于其影像面積小于菲林的影像面積(即小于35mm)，所以當(dāng)同一鏡頭安裝于APS-C數(shù)碼單反后就會(huì)因?yàn)橐暯亲冃《�變成更長(zhǎng)的焦距鏡頭，令原來(lái)的鏡頭焦距和視角數(shù)值也失去了本身的意義。因此，相機(jī)生產(chǎn)商便通過(guò)“焦距變換比率”來(lái)讓用家可以了解鏡頭的實(shí)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(lái)進(jìn)行計(jì)算。舉例說(shuō)，與35mm菲林的成像面積比較起來(lái)，當(dāng)CCD的成像面積是8.4x5.6mm時(shí)，其邊長(zhǎng)僅相當(dāng)于35mm菲林的1/4。因此，50mm焦距的鏡頭，當(dāng)安裝上去就會(huì)變?yōu)?00mm的長(zhǎng)焦鏡頭。

　　以下是焦距變換比率的計(jì)算公式：

　　菲林邊長(zhǎng)/CCD邊長(zhǎng)=焦距變換比率

　　鏡頭原焦距x焦距變換比率=鏡頭于數(shù)碼機(jī)身上的等效焦距

　　以變換比率為1.3的佳能EOS 1D MARKIV及一支17-35mm的鏡頭為例，鏡頭于機(jī)身上的等效焦距將會(huì)變?yōu)?2.1-45.5mm。

　　當(dāng)然，最理想的CCD面積應(yīng)該與35mm傳統(tǒng)相機(jī)所產(chǎn)生的影像面積(36mm x24mm)一致，而這也正是為什么現(xiàn)在全畫(huà)幅DSLR受到熱捧的原因。

　　最佳光圈值(Optimum Aperture)

　　指鏡頭在正確對(duì)焦的CCD(或菲林)平面上能產(chǎn)生最清晰影像的光圈值。以大多數(shù)優(yōu)質(zhì)鏡頭而言，最佳光圈值是將其最大光圈值縮小一至二級(jí)。舉例說(shuō)，當(dāng)用一支最大光圈值為f/2.8的鏡頭進(jìn)行拍攝時(shí)，得出的影像質(zhì)素應(yīng)以f/4.0或f/5.6光圈為最佳。

　　理論上光圈孔徑愈大影像質(zhì)素會(huì)愈好，但由于像差會(huì)隨著孔徑的增大而急劇增加，使影像質(zhì)素變差。另外，光圈太小則會(huì)產(chǎn)生衍射現(xiàn)象(在數(shù)碼攝影中，小光圈更會(huì)增加曝光時(shí)間，使影像出現(xiàn)噪聲現(xiàn)象)令影像像質(zhì)降低。因此，最佳光圈值便是避免以上兩種現(xiàn)像出現(xiàn)的平衡點(diǎn)，亦即最大光圈值低一至兩級(jí)。

　　用來(lái)聚焦的鏡片構(gòu)造最簡(jiǎn)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(gè)正圓球體的其中一個(gè)部分，因此就稱(chēng)為球面鏡。實(shí)際上，球面鏡不能將所有光線聚焦在同一點(diǎn)，透過(guò)鏡片邊緣進(jìn)入的光線會(huì)偏離焦點(diǎn)形成像差。尤其在大光圈的時(shí)候，有較多光線可以通過(guò)鏡片。最明顯就是一些光點(diǎn)會(huì)虛化成一團(tuán)光，這是由于邊緣位置進(jìn)入的光線與中心聚焦的偏差較大所致。

　　要改善這種問(wèn)題，可以將光圈收縮。而鏡頭設(shè)計(jì)上亦可以利用特別的凹、凸透鏡組合修正折射角度�，F(xiàn)代鏡頭則愛(ài)用非球面鏡來(lái)修正這種問(wèn)題，尤其是對(duì)于恒定大光圈的鏡頭，鏡片直徑大、球面像差也越明顯，所以有些高級(jí)鏡頭可能有多達(dá)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，將聚焦于前方的光線移后到正確的對(duì)焦點(diǎn)，令成像更加銳利。