一、什么是色差

色差，也称为“色边”或“紫边”，是一种常见的光学问题，当透镜不能将所有波长的颜色聚焦到同一焦平面时，或当颜色的波长聚焦在焦平面的不同位置时，就会出现这种问题。色差是一种常见的镜头像差现象，常在图像最暗或最亮的边界区域显现出彩色条纹或紫色条纹。它是如何产生的呢？

二、色差产生的原因

2.1 光的色散和折射

理想的镜头会将所有波长聚焦到一个焦点上，这是“模糊圆”的最佳焦点，如下图所示:

可惜的是现实中不存在这样的镜头。因此，不同颜色的光在通过透镜时以不同的速度传播。因此，图像可能看起来很模糊，或者对象周围可能出现明显的彩色边缘(红色、绿色、蓝色、黄色、紫色、洋红色)，尤其是在高对比度的情况下。在下面的示例中，就可以看到蓝色光比红色的光要折射的更厉害。

折射的强度主要取决于光通过的材质光学密度和光的波长。短波长的光（蓝色）折射的会比长波长（红色）更厉害。同样有高光学密度的材质比拥有低光学密度的材质折射更厉害。这里的光学密度指的是折射率。
这里有一些样品的折射指数：

2.2两种色差类型

在现实中，每个波长的折射率在镜片中是不同的，这导致了两种类型的色差:纵向色差和横向色差。

a).纵向色差

当光通过镜头时，由于玻璃的色散特性，在水平光轴方向上，不同颜色的光聚焦在不同的点，就是纵向色差。在下面的图示中，只有绿色的光是聚焦到成像平面上。红色和蓝色的光在传感器表面呈模糊的圆圈。

有纵向色差问题的镜头可以在整个图像中显示物体周围的边缘，甚至在中心。红色、绿色、蓝色或这些颜色的组合可以出现在对象周围。纵向色差可以通过缩小镜头来显著减少。快速光圈镜头通常比慢速镜头更容易发生纵向色差。以下是在不同距离可见的纵向色差示例:

可以从中看到，图像顶部的绿色，在中间转变为中性色，然后在靠近相机的图像底部变成紫色。这种纵向色差甚至存在于高端昂贵镜头上。这种纵向色差可以在后期处理中显著减少。

b).横向色差 横向色差是因为不同波长的光是在同一个焦平面上成像但是不是在同一点，如下图所示。

与纵向色差不同，横向色差永远不会出现在中心，只会在高对比度区域的图像角落出现。在一些鱼眼、广角和低质量的镜头上，蓝色和紫色的边缘是常见的。且横向色差不能通过镜头来消除，但可以在后期处理软件中消除或减少。如下图所示在边角处有相当严重的横向色差:

三、如何通过镜头来消除色差

a).消色差透镜

消色差修正是在可见光谱的两端都应用（红色和蓝色）。一般是通过凸的冕玻璃和凹的火石玻璃组合达到目的，也就是所谓的消色差双合透镜。

b).复消色差透镜

复消色差修正是把三个波长（一般是红，绿和蓝）聚焦在同一个焦平面上。这个通常是结合三种镜头的元素达到目的。这相对于消色差透镜来说更加复杂且花费更多。

c).ED玻璃

ED缩写是来源于低色散玻璃（Extra Low Dispersion Glass）。通常，消色差和复消色差透镜包含的元素都是由低色散玻璃制成的。

d).初级和二级光谱色差

完全没有修正的透镜是称为彩色的，表现出的就是初级光谱色差，光谱边缘红色和蓝色聚焦点不同。但大多数镜头中有一个消色差设计，就是让光谱边缘的红色和蓝色聚焦在同一点。

四、横向色差测试

针对横向色差（CA）测试，需要选择合适的图像测试卡，来评估一个成像系统的CA值。需要在标准图像质量实验室内，拍摄专业的测试卡，通过软件分析得到数据结果来查看横向色差的CA值。横向色差的最佳的测试位置是测试卡左右两边的边缘位置。因为横向色差多见于鱼眼、广角镜头，所以，研鼎推荐使用点状图测试卡进行测试分析，不仅可以测试横向色差（CA），还可以测试畸变。

4.1 设备选用

4.2 测试步骤

1. 将点状图测试卡吸附在中性灰背板上，左右居中、水平平齐；

2. 调整光源色温及亮度等级到目标值（推荐6500K，1000Lux），并保证测试卡表面均匀性达到90%以上；

3. 将设备固定在夹具中，需检查设备镜头有无脏污，若有则需使用镜布进行擦拭，若镜头损坏则需更换设备；

4. 将三脚架、云台调平，调整画面，确保图像不少于20×15点的情况下，镜头表面和图卡表面相对平行且画面上下、左右对称；

5. 拍摄时，等画面稳定后进行拍摄。建议拍摄3张样本图像。

4.3 软件分析

1. 打开RIQA图像质量测试软件，点击畸变测试项，根据拍摄的图片选择点状图测试或者棋盘格测试。

2.把图片导入RIQA图像质量测试软件后，点击“开始”，软件自动分析色差及畸变量。得出的结果如下图所示。

在测试结果中包含多个测试项目，如LCA测试结果及畸变测试结果，LCA曲线图，效果示意图等等，结果一目了然。

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