STF的具體含義是：Smooth Trans Focus，影象平滑。

通常的鏡頭在焦外的部分光線的擴(kuò)散是均等的，所以其虛像的光亮分布也是均勻的。對(duì)此，在STF鏡頭上通過(guò)一片安裝在光圈附近位置上的稱作Apodization Filter(變跡濾鏡)的光學(xué)元件，使得鏡頭中心部分的通光量較多，而越趨向周邊時(shí)通光量較少。為此，在焦外成像部分形成輪廓漸淡，形成比較理想的柔軟虛像。

此外，該STF鏡頭與通常的鏡頭不同，從圖1來(lái)說(shuō)明STF鏡頭與普通鏡頭的差異。一個(gè)實(shí)際的影像點(diǎn)通過(guò)鏡頭在a點(diǎn)成為實(shí)像，而在其前后的b點(diǎn)和c點(diǎn)顯示為虛象。普通鏡頭在b點(diǎn)和c點(diǎn)的虛像皆為亮度均勻的圓形，而STF鏡頭的焦外成像由于Apodization的光學(xué)元件的緣故，圓形像越往周邊亮度越低，能夠?qū)崿F(xiàn)柔和美麗的前后景成像。另一方面由于避免了惡化前后景成像的所謂的“二線性散焦”的發(fā)生，使得該鏡頭特別適合人像以及像貴金屬那樣對(duì)質(zhì)感表現(xiàn)要求高的攝影。

通常在合焦的主體的前后都是表現(xiàn)為虛像的。在一些場(chǎng)合下會(huì)發(fā)生稱之為“二線性”的傾向而損害前后景成像。對(duì)此通過(guò)移動(dòng)一部分的鏡片群能夠調(diào)節(jié)球面像差達(dá)到改善前后景成像的，但是通常僅能夠改善背景成像或者前景成像其中的一種，這種方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)同時(shí)改善前后的虛化程度。虛化程度的好壞取決于焦外部分其像的亮度分布。

普通鏡頭的亮度分布是均等的，但是如果相對(duì)于虛像中心部分周邊亮度低而顯示高斯分布的話，實(shí)踐證明這樣能夠美化背景成像。當(dāng)然，背景成像也同時(shí)取決光圈葉片的形狀。為此將具有使得虛像部分中心和邊緣亮度分布理想化的特殊光學(xué)元件放置于光圈的位置。這種光學(xué)元件與在天體觀測(cè)中使用的Apodization濾鏡具有相同功效，具有中心部光線暢通而周邊配有適當(dāng)濃度的漸變灰鏡功效(參見圖3)。

這種濾鏡狀的光學(xué)元件發(fā)揮著改善虛化程度的效果。按照一般常識(shí)這樣的光學(xué)元件可以采用鍍膜的方式制作，但是由于濃度分布以及染色的原因不適合批量生產(chǎn)。為了制作這樣的中灰鏡片，首先將具有一定濃度(低透光率)的材料加工成中心厚度僅僅0.3mm的凹透鏡，之后采用一片普通光學(xué)凸透鏡與之貼合成為一組兩片的復(fù)合鏡片。這種特殊的光學(xué)元件被稱之為Apodization。采用它而開發(fā)的Minolta STF 135/28[T4.5]鏡頭，點(diǎn)光源所形成的背景成像非常柔和，在合焦的實(shí)像以外的虛象部分，由于光斑的邊緣極難觀察到，所以形成的畫面極為柔和。

該鏡頭的特長(zhǎng)不僅僅使背景成像柔和，而且這樣的柔和的虛象在整個(gè)畫面內(nèi)都能得到，因?yàn)镾TF 135/2.8[T4.5]鏡頭也消除了一般鏡頭在大光圈下畫面邊緣容易產(chǎn)生口徑食的現(xiàn)象。從圖2光路圖可以看出，它的前後鏡片直徑很大，達(dá)到一般135/2鏡頭的程度。通常由于口徑食的緣故畫面邊緣的光線受到遮擋，對(duì)補(bǔ)償各種像差有一定的幫助。但STF 135/2.8[T4.5]消除了口徑食，即使在畫面邊緣也要對(duì)全部的光線保證獲得清晰的圖像。正因?yàn)槿绱耍撶R頭在設(shè)計(jì)上，注重背景虛化的同時(shí)，在最大光圈時(shí)的清晰度方面也能得到最高的描寫力。該鏡頭的標(biāo)稱最大光圈是f/2.8，由于特殊光學(xué)元件的關(guān)系導(dǎo)致通光量下降，其有效光圈實(shí)際為f/4.5，它由透過(guò)率修正系數(shù)T制光圈來(lái)表示。

注：T制光圈：

由于鏡頭結(jié)構(gòu)、光學(xué)元件數(shù)量、鍍膜類型等因素，實(shí)際鏡頭的透過(guò)率不可能達(dá)到100%的，而相對(duì)孔徑或者f數(shù)值只是從幾何光學(xué)的定義而來(lái)，沒(méi)有考慮到上述因素，所以不能夠真正表達(dá)鏡頭的透射能力(也就是通光能力)。兩支具有相同f數(shù)值的鏡頭可能會(huì)有不同的透射率，透過(guò)率用透射系數(shù)T來(lái)表示，這里T≤1，對(duì)于一個(gè)圓形光圈透射系數(shù)為T的鏡頭，實(shí)際有效光圈是：

T_實(shí)際 = f_數(shù)值/√(T)

對(duì)于STF 135/2.8[T4.5]，說(shuō)明該鏡頭的相對(duì)孔徑是f/2.8的，但是實(shí)際光圈只有T4.5。

球面像差(spherical aberration)是由于透鏡表面是球面而引起的。由光軸上同一物點(diǎn)發(fā)出的光線，通過(guò)鏡頭后，在像場(chǎng)空間上不同的點(diǎn)會(huì)聚，從而發(fā)生了結(jié)像位置的移動(dòng)。

對(duì)于全部采用球面鏡片的鏡頭而言，這是一種無(wú)可避免的像差。它的產(chǎn)生是由于離軸距離不同的光線在鏡片表面形成的入射角不同而造成的。

當(dāng)平行的光線由鏡面的邊緣(遠(yuǎn)軸光線)通過(guò)時(shí)，它的焦點(diǎn)位置比較靠近鏡片；而由鏡片的中央通過(guò)的光線(近軸光線)，它的焦點(diǎn)位置則比較遠(yuǎn)離鏡片(這種沿著光軸的焦點(diǎn)錯(cuò)間開的量，稱為縱向球面像差)。

由于這種像差的緣故，就會(huì)在通過(guò)鏡頭中心部分的近軸光線所結(jié)成的影像周圍，形成由通過(guò)鏡頭邊緣部分的光線所產(chǎn)生的光斑(Halo，光暈)，使人感到所形成的影象變成模糊不清，畫面整體好象蒙上一層紗似的，變成缺少鮮銳度的灰蒙蒙的影像。這個(gè)光斑的半徑稱為橫向球面像差。

球面像差在鏡頭光圈全開或者接近全開的時(shí)候表現(xiàn)最為明顯，口徑愈大的鏡頭，這種傾向愈明顯。

在鏡頭使用上，通過(guò)縮小光圈可適當(dāng)消除球面像差。

但是需要注意的是：如果像差過(guò)大，通過(guò)縮小光圈消除像差是，可能會(huì)引起聚焦平面(就是焦點(diǎn))的移動(dòng)。

對(duì)于球面鏡片的球面像差進(jìn)行矯正，是件非常困難的事情。通常是以某一個(gè)入射距(從光軸起算的距離)的光線為基準(zhǔn)，然后使用凸、凹兩枚鏡片加以適當(dāng)?shù)慕M合來(lái)完成。但是，只要使用球面鏡片，某種程度的球面像差就無(wú)法獲得很大的改善。

要想徹底消除大口徑鏡頭全開狀態(tài)的球面像差，除了采用非球面鏡片(Aspherical Lens)之外，別無(wú)他法。

非球面鏡片的作用就是通過(guò)修改鏡片表面的曲率，讓近軸光線與遠(yuǎn)軸光線所形成的焦點(diǎn)位置重合。

目前主要有三種制造非球面鏡片的方法：

1、研磨非球面鏡片：在整塊玻璃上直接研磨，這種制造工藝成本相對(duì)較高；

2、模壓非球面鏡片：采用金屬鑄模技術(shù)將融化的光學(xué)玻璃/光學(xué)樹脂直接壓制而成，這種制造工藝成本相對(duì)較低；

3、復(fù)合非球面鏡片：在研磨成球面的玻璃鏡片表面上覆蓋一層特殊的光學(xué)樹脂，然后將光學(xué)樹脂部分研磨成非球面。這種制造工藝的成本界于上述兩種工藝之間。

由于光線進(jìn)入廣角鏡頭的入射角比較大，所以球面像差的表現(xiàn)在廣角鏡頭尤為明顯。所以在廣角鏡頭上采用非球面鏡片來(lái)消除像差的有效方法。

下面是一些廣角鏡頭的鏡頭結(jié)構(gòu)：

通常的非球面鏡片是一面為非球面，另外一面是球面。近年來(lái)出現(xiàn)了雙面非球面鏡片，采用這樣的鏡片，可以使鏡頭的鏡片數(shù)減少許多，也可以得到更大倍率的變焦鏡頭。

白光是指由各種波長(zhǎng)的光線平均混合在一起光線，感覺(jué)不出色彩，人眼可以感受到的可見光的波長(zhǎng)為400nm(紫色)~700nm(紅色)。

光學(xué)玻璃的折射率隨通過(guò)的光波的波長(zhǎng)變化而變，它對(duì)短波長(zhǎng)的光的折射率比長(zhǎng)波長(zhǎng)的折射率更大，當(dāng)白光通過(guò)三棱境時(shí)，我們可以觀察到彩虹光譜。由對(duì)波長(zhǎng)的折射率不同而引起的彩虹光譜稱之為色散現(xiàn)象(Dispersion)。

在攝影鏡頭中。這種起因于不同波長(zhǎng)的像差，我們稱它為色像差(Chromatic aberration)。

色像差分成兩種：

1、軸向色像差(Axial chromatic aberration)：指的是光軸上的位置，因波長(zhǎng)不同產(chǎn)生不同顏色有不同焦點(diǎn)的現(xiàn)象。如上圖，紅色光線的焦點(diǎn)比藍(lán)色光線的焦點(diǎn)更遠(yuǎn)離鏡片。

2、倍率色像差(Chromatic difference of magnification)：系指像的周圍因光線波長(zhǎng)的差異，所引起的映像倍率之改變。這是一種軸外像差，隨視場(chǎng)角的增大而增大。

軸向色像差涉及到成像的焦點(diǎn)距離，引起色彩產(chǎn)生松散或光斑(flare)；而倍率色像差別則涉及到成像的大小，在畫面周圍引起色彩錯(cuò)開，形成擴(kuò)散的彩色條紋，如鑲邊(fringing)現(xiàn)象。

色像差不僅影響彩色膠片上成像的色彩再現(xiàn)，也會(huì)減低黑白膠片上成像的解像力。

軸向色像差的矯正，一般是采用不同折射率/色散率的鏡片來(lái)進(jìn)行組合，使它們的色像差相互抵消。典型的視采用一個(gè)正的冕牌透鏡與一個(gè)負(fù)的火石透鏡組合。會(huì)聚的冕牌透鏡具有低折射率和小的色散，而發(fā)散的火石透鏡具有高折射率和更大的色散。

倍率色像差的矯正比較困難，它對(duì)像質(zhì)的劣化作用隨焦距增大而加劇，并且不會(huì)隨光圈縮小而減少。倍率色像差的有效矯正辦法是采用異常/超低色散的光學(xué)玻璃。

鏡頭的焦點(diǎn)距離愈長(zhǎng)，色像差的影響愈大，特別是超長(zhǎng)焦鏡頭，色像差矯正是獲得鮮銳畫質(zhì)的最重要關(guān)鍵所在。僅僅仰賴光學(xué)玻璃的組合，依然有它的極限，異常/超低色散，才能具有明顯的改善。

1665年，牛頓(Isaac Newton)進(jìn)行了太陽(yáng)光實(shí)驗(yàn)，讓太陽(yáng)光通過(guò)窗板的小圓孔照射在玻璃三角棱鏡上，光束在棱鏡中折射后，擴(kuò)散為一個(gè)連續(xù)的彩虹顏色帶，牛頓稱之為光譜，表示連續(xù)的可見光譜。而可見光譜只是所有電磁波譜中的一小部分。

牛頓認(rèn)為白光(太陽(yáng)光)使復(fù)雜的，由無(wú)數(shù)種不同的光線混合，各種光線在玻璃中受到不同程度的折射。棱鏡沒(méi)有改變白光而只是將它分解為簡(jiǎn)單的組成部分，把這些組成部分混合，能夠重新恢復(fù)原來(lái)的白色。利用第二塊棱鏡可以將擴(kuò)散的光再次合成為白光。

在重新合成之前，通過(guò)屏蔽部分光譜，可以產(chǎn)生各種顏色。Young在1802年的實(shí)驗(yàn)表明：如果在紅、綠、藍(lán)區(qū)域選擇部分光譜，這三者適當(dāng)?shù)幕旌峡梢栽佻F(xiàn)白光。

后來(lái)，Helmholtz成功地定量分析了這種現(xiàn)象。混合物中紅、綠、藍(lán)比例的變化可以產(chǎn)生多種顏色，幾乎可以產(chǎn)生任何顏色，紅色、綠色、藍(lán)色三者等量的混合可以再現(xiàn)白色。

所以：紅、綠、藍(lán)這三種顏色就稱為“三原色”(RGB)。

紅、綠、藍(lán)光的混合結(jié)果暗示了人眼也擁有三種顏色的靈敏讀，分別對(duì)應(yīng)于紅、綠、藍(lán)。這種三靈敏度理論稱之為Young-Helmholtz顏色視覺(jué)理論。它可以對(duì)三原色合成顏色作出非常簡(jiǎn)單的解釋。

三原色理論被廣泛應(yīng)用于各種涉及視覺(jué)的場(chǎng)合。

光的傳播可以歸結(jié)為三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律：直線傳播定律、反射定律和折射定律。

【光的直線傳播定律】：光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播。

在非均勻介質(zhì)種光線將因折射而彎曲，這種現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生在大氣中，比如海市蜃樓現(xiàn)象，就是由于光線在密度不均勻的大氣中折射而引起的。

【費(fèi)馬定律】：當(dāng)一束光線在真空或空氣中傳播時(shí)，由介質(zhì)1投射到與介質(zhì)2的分界面上時(shí)，在一般情況下將分解成兩束光線：反射(reflection)光線和折射(refraction)光線。

光線的反射

光線的反射取決于物體的表面性質(zhì)。

如果物體表面(反射面)是均勻的，類似鏡面一樣(稱為理想的反射面)，那么就是全反射，將遵循下列的反射定律，也稱“鏡面反射”。

入射光線、反射光線和折射光線與界面法線在同一平面里，所形成的夾角分別稱為入射角、反射角和折射角。

【反射定律】：反射角等于入射角。i = i’

對(duì)于理想的反射面而言，鏡面表面亮度取決于視點(diǎn)，觀察角度不同，表面亮度也不同。

當(dāng)反射面不均勻時(shí)，將發(fā)生漫反射。其特點(diǎn)是入射光線與反射光線不滿足反射定律。

一個(gè)理想的漫射面將入射光線在各個(gè)方向做均勻反射，其亮度與視點(diǎn)無(wú)關(guān)，是個(gè)常量。

光線的折射

一些透明/半透明物體允許光線全部/部分地穿透它們，這種光線稱為透射光線。

當(dāng)光線從一種介質(zhì)(比如空氣)以某個(gè)角度(垂直情形除外)入射到另外一種具有不同光學(xué)性質(zhì)的介質(zhì)(比如玻璃鏡片)中時(shí)，其界面方向會(huì)改變，就是會(huì)產(chǎn)生光線的折射現(xiàn)象。

光的折射是由于光在不同介質(zhì)的傳播速度不同而引起的。

光線折射滿足下列折射定律：入射角的正弦與折射角的正弦之比與兩個(gè)角度無(wú)關(guān)，僅取決于兩種不同介質(zhì)的性質(zhì)和光的波長(zhǎng)，

【折射定律】：n1 sin i = n2 sin r

任何介質(zhì)相對(duì)于真空的折射率，稱為該介質(zhì)的絕對(duì)折射率，簡(jiǎn)稱折射率(Index of refraction)。對(duì)于一般光學(xué)玻璃，可以近似地認(rèn)為以空氣的折射率來(lái)代替絕對(duì)折射率。公式中n1和n2分別表示兩種介質(zhì)的折射率。

當(dāng)n1 = -n2時(shí)，折射定律就是變成反射定律了，所以反射定律可以看成是折射定律的特例。

折射率：光在兩種介質(zhì)種的傳播速度之比，即

n2/n1 = v1/v2

一種介質(zhì)的絕對(duì)折射率為

n = c/v

式中c是真空中光的速度，v為該介質(zhì)中光的速度。

可以看出：在折射率較大的介質(zhì)中，光的速度比較低；在折射率較小的介質(zhì)中，光的速度比較高。

作為實(shí)驗(yàn)規(guī)律，上述幾何光學(xué)三定律只是在波長(zhǎng)λ很小的條件下才近似成立的。在攝影中，用幾何光學(xué)來(lái)描述已經(jīng)足夠精確了。

附錄：一些光學(xué)介質(zhì)的折射率：

光線的衍射

在光的傳播過(guò)程中，當(dāng)光線遇到障礙物時(shí)，它將偏離直線傳播，這就是所謂光的衍射。由于光的波長(zhǎng)很短，在日常生活中很難察覺(jué)出衍射現(xiàn)象。

衍射不僅使物體的幾何陰影失去清晰的輪廓，在邊緣還會(huì)出現(xiàn)一系列明暗相間的亮紋。