墨西哥博士生破解悬置两千年的难题,或让镜头更清晰、便宜

原标题:墨西哥博士生破解悬置两千年的难题,或让镜头更清晰、便宜

一直以来,有一个关于镜头的问题悬而未决,即使是世界上最昂贵的、按照最先进的精密制造工艺生产的镜头也无法解决, 那就是:无论这个镜头拍出来的照片的中心多么高清,照片的边缘和角落总是有些虚化,甚至失真。

这是一个已经遗留数千年也没有被解决的有关光学装置的问题导致的,人们一直都以为这个问题是无法解决的。直到最近,一位墨西哥物理学家终于颠覆思维地想出了一种从根本上改变镜片制造方式的公式。

从理论上讲,曲面的玻璃镜头应该能够将通过它的所有光线都折射到一个称为焦点的目标上。但在现实世界中,却并不是完全这样的。实际制造出的镜片上每一点的折射率的差异,以及其形状和材料的一点点瑕疵,都会导致通过镜头的一部分光线,尤其是那些通过镜头边缘进入的光线最终与焦点擦肩而过。这一现象也被称为球面像差,即使伟大的物理学家艾萨克·牛顿和希腊数学家狄俄克利斯也无法解决这一难题。

(来源:Sam Rutherford、Gizmodo)

通过设计和制造方面的一些改进,比如说在这个镜头的基础上附加另一片非球面镜片来帮助抵消和校正这一镜头的球面像差效应,今天的镜头构建技术已经越来越接近于可以达到拍出照片上每一个点都均匀清晰。

但是,这些镜片依然还是并不具备完美的球形形状,而且这一方法还极其昂贵,并且难以制造和设计,因为镜片制造商基本上必须针对每种应用进行专门的实验,并为每一款镜头设计不同的用于校正主镜头非球面镜片的形状。

不过就在最近,来自墨西哥蒙特雷科技大学的博士生 Rafael G.González-Acuña,将这一现状彻底改变了。

经过数月的工作,他终于提出了一个颠覆思维的可以用于分析解决球面像差问题的方法。这一有关球面像差的数学问题在1949年被 Wasserman-Wolf 提出之后,一直困扰了科学家数十年。

(来源:RafaelG.González-Acuña 蒙特雷科技大学)

虽然一般人看到这个极其复杂的公式会被吓跑。但对于镜头制造商而言,这一公式可是如灯塔一般,为它们设计一款完全消除球面像差的镜片指明了前进的思路和方向。无论是多大的镜头,无论使用什么样的材料制作,无论这一镜头应用于望远镜还是单反相机,这个公式都会为那些完美镜头的设计提供准确数字。

这一突破不仅将会吸引那些十分挑剔、不惜花大价钱来买摄影装备的摄影师,帮助他们解决多年来一直受困扰他们的轻微的焦点问题,更重要的是,这一公式将可以进一步提高望远镜和显微镜等科学成像设备的成像精度,这甚至最终将可能带给我们新的发现。

不过,即便是普通消费者,也可能最终会受益于 González-Acuña 的这项研究成果,因为这一公式有可能降低镜头设计和制造的复杂度,最终镜头元件会更少,成本会更低,并且它还可以用于提高从智能手机的内置镜头到便宜的傻瓜相机等各种我们日常拍照的图像质量。

-End-

编辑:好重呀,责编:黄珊

参考:

https://gizmodo.com/a-mexican-physicist-solved-a-2-000-year-old-problem-tha-1837031984返回搜狐,查看更多

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