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看板 Gossiping
作者 標題 [爆卦] 像差再見！博士生解決長達2000年的光學
時間 Fri Jul 12 22:40:10 2019
像差再見！博士生解決長達2000年的光學問題
網路天文館 網路天文館 發表於 2019年7月09日 12:30 收藏此文
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像差再見！博士生解決長達2000年的光學問題 | T客邦
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當你從相機觀景窗望出時，會發現影像似乎有些模糊。即使購買最昂貴的鏡頭，問題仍然存在，通常是中心的影像很清楚，但角落仍然有點模糊，或許這不是鏡頭製造商的錯，而是光學設計問題。早在兩千多年前，希臘數學家狄奧克勒斯（Diocles），在著作「Burning Mirrors」就提出這個問題。 ...
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像差再見！博士生解決長達2000年的光學問題
當你從相機觀景窗望出時，會發現影像似乎有些模糊。即使購買最昂貴的鏡頭，問題仍然
存在，通常是中心的影像很清楚，但角落仍然有點模糊，或許這不是鏡頭製造商的錯，而
是光學設計問題。早在兩千多年前，希臘數學家狄奧克勒斯（Diocles），在著作「
存在，通常是中心的影像很清楚，但角落仍然有點模糊，或許這不是鏡頭製造商的錯，而
是光學設計問題。早在兩千多年前，希臘數學家狄奧克勒斯（Diocles），在著作「
Burning Mirrors」就提出這個問題。
這問題稱為像差（Aberration），由於鏡片表面以球面磨製，鏡片各區域因為折射角度的
差異，使得透鏡除了中心區以外，光線不會在相同焦點聚焦。惠更斯在其1690年出版的《
光論》(Treatise on light)也指出此問題、牛頓與萊布尼茲也都試圖解決，但全部失敗
。（但值得一提的是，牛頓發明反射式望遠鏡解決色差，但球面像差卻沒能解決。）
差異，使得透鏡除了中心區以外，光線不會在相同焦點聚焦。惠更斯在其1690年出版的《
光論》(Treatise on light)也指出此問題、牛頓與萊布尼茲也都試圖解決，但全部失敗
。（但值得一提的是，牛頓發明反射式望遠鏡解決色差，但球面像差卻沒能解決。）
在1949年，物理學家Wasserman和Wolf提出如何設計一個沒有球面像差的鏡頭，因此這問
題又稱為Wasserman-Wolf問題。他們建議使用非球面鏡片校正球面和彗形像差，但因為鏡
面曲率是數值分析計算得到的近似值而非精確值，而且非球面鏡片極難製造，因此效果有
限且造價昂貴！這就是目前精密光學的現況。
題又稱為Wasserman-Wolf問題。他們建議使用非球面鏡片校正球面和彗形像差，但因為鏡
面曲率是數值分析計算得到的近似值而非精確值，而且非球面鏡片極難製造，因此效果有
限且造價昂貴！這就是目前精密光學的現況。
像差再見！博士生解決長達2000年的光學問題
2018年墨西哥國立自治大學（UNAM）2位博士生解決長達2000年的問題，並發表在
Applied Optics期刊上。他們提出鏡片的曲率公式，之後以電腦模擬500條光學路徑，得
到滿意的數值結果。在公式中他們給了根據透鏡第一個表面，所對應的第二個非球面表面
的形狀以及距離，第二表面變化的曲率將能校正像差。如何？這個研究結果是不是讓能你
期待未來擁有供更便宜，更好的鏡頭？
到滿意的數值結果。在公式中他們給了根據透鏡第一個表面，所對應的第二個非球面表面
的形狀以及距離，第二表面變化的曲率將能校正像差。如何？這個研究結果是不是讓能你
期待未來擁有供更便宜，更好的鏡頭？
資料來源：Petapixel
本文授權轉載自網路天文館
標籤：相機, 新聞, 攝影器材
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跟我想的一樣
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※ 同主題文章:
● 07-12 22:40 ■ [爆卦] 像差再見！博士生解決長達2000年的光學問題
07-12 23:36 ■ Re: [爆卦] 像差再見！博士生解決長達2000年的光學
07-13 05:26 ■ Re: [爆卦] 像差再見！博士生解決長達2000年的光學
→ : 我國中科展本來想做這個的說1F 101.14.172.180 台灣 07/12 22:40
推 : 差不多就這樣2F 111.254.18.99 台灣 07/12 22:40
推 : 跟樓下想得一樣3F 101.9.192.235 台灣 07/12 22:40
→ : 現在都2019了，也太慢4F 42.73.53.148 台灣 07/12 22:40
推 : 恩恩 跟我想的一樣5F 27.242.106.130 台灣 07/12 22:40
→ : 快推 免得被說文組6F 223.140.138.77 台灣 07/12 22:41
噓 : 可以拍毛7F 111.71.122.104 台灣 07/12 22:41
推 : 意思是影像不會變形了?8F 220.141.118.147 台灣 07/12 22:41
→ : 文組略懂9F 42.72.158.233 台灣 07/12 22:41
→ : 墨西哥...待我們祖國中國來驗證10F 27.52.42.122 台灣 07/12 22:41
推 : 真的解決老實說蠻屌的11F 42.76.190.14 台灣 07/12 22:42
→ : 這能應用在眼鏡上嗎12F 61.228.148.92 台灣 07/12 22:42
→ : 我理論都知道 數學不好沒辦法證明而已13F 223.139.57.113 台灣 07/12 22:42
推 : 可以解決手機醜不拉雞的多鏡頭嗎14F 27.247.103.25 台灣 07/12 22:42
推 : 不意外 雷文霍克到現在都幾百年的歷史15F 220.135.175.72 台灣 07/12 22:42
噓 : 有說跟沒說一樣16F 61.223.138.212 台灣 07/12 22:42
推 : 這個是用影像後製的意思吧17F 1.165.188.14 台灣 07/12 22:42
推 : 有美肌就夠了 像差沒相差18F 36.224.62.111 台灣 07/12 22:43
推 : 有點猛19F 118.166.148.243 台灣 07/12 22:43
→ : 更便宜? 當技術免費?20F 61.224.188.66 台灣 07/12 22:44
推 : 但是成本提高100ㄅㄟˋ21F 49.217.165.190 台灣 07/12 22:44
推 : 不是吧?這是用光學吧?影像處理能校正阿22F 220.141.118.147 台灣 07/12 22:44
→ : 誰去縮一下網址好不好XD
→ : 誰去縮一下網址好不好XD
推 : 推科學家24F 101.13.86.177 台灣 07/12 22:45
→ : 也難怪對時間斤斤計較的現在 積極採樣25F 220.135.175.72 台灣 07/12 22:46
推 : 算是相機/攝影機新的革命了26F 1.175.23.109 台灣 07/12 22:46
→ : 2019年人類科技樹好像前進很多27F 220.141.118.147 台灣 07/12 22:47
→ : 之後只要花買設備的錢就能用了28F 220.135.175.72 台灣 07/12 22:47
推 : 推 長知識29F 122.121.141.77 台灣 07/12 22:48
→ : 也要能量產吧30F 123.194.83.73 台灣 07/12 22:49
→ : 我家巷口的玻璃店工讀生都會31F 118.161.26.133 台灣 07/12 22:49
推 : 幹 我高中本來想做這個的32F 180.204.21.199 台灣 07/12 22:50
推 : 先解決縮網址問題再說33F 1.169.203.145 台灣 07/12 22:51
推 : 希望以後能夠商業化34F 49.215.255.55 台灣 07/12 22:51
噓 : 現在的手機鏡頭都是非球面鏡片，有什35F 117.136.68.115 中國 07/12 22:51
→ : 麼問題嗎？
→ : 麼問題嗎？
噓 : 500條...37F 125.224.244.48 台灣 07/12 22:51
推 : 翻譯: 用算的，反正google也這樣搞很久了38F 42.77.172.230 台灣 07/12 22:52
推 : 那功臣應該是GPU吧39F 220.141.118.147 台灣 07/12 22:53
→ : 僅發表在AO？40F 125.224.244.48 台灣 07/12 22:53
推 : 跟我想得一樣啊==41F 110.50.186.6 台灣 07/12 22:53
推 : 如果都能計算模擬出來了為什麼非球面42F 123.194.1.128 台灣 07/12 22:54
→ : 一堆拍照都自動美肌補色 沒差吧43F 180.217.198.112 台灣 07/12 22:54
推 : 大立光崩盤44F 101.14.199.37 台灣 07/12 22:55
→ : 透鏡不能加工成不會有相差的就好，還45F 123.194.1.128 台灣 07/12 22:55
→ : 要用第二面透鏡修正?
→ : 要用第二面透鏡修正?
推 : 那些公式正常人一定看不懂47F 111.252.197.191 台灣 07/12 22:56
推 : 這可以解決的話申請專利開公司根本賺爆48F 223.137.70.8 台灣 07/12 22:56
推 : 搞不好產品成本太高 無法實用化49F 142.169.78.58 加拿大 07/12 22:56
推 : 未看先猜一堆可悲文組在底下幻想50F 123.193.51.75 台灣 07/12 22:56
→ : 樓下翻譯51F 36.233.243.160 台灣 07/12 22:57
噓 : 2018新聞現在才發？一定不實用52F 114.33.29.223 台灣 07/12 22:57
噓 : 呵是多厲害？咱鬼島博士生賣雞排屌打你53F 36.226.188.226 台灣 07/12 22:57
→ : 理論派
→ : 理論派
→ : 工三小55F 36.231.189.90 台灣 07/12 22:58
推 : 推，不然人家以為我文組56F 61.227.188.141 台灣 07/12 22:58
→ : 離軸也能修正嗎57F 123.110.99.69 台灣 07/12 22:58
→ : 大數據後製要計算快速才有用，同時代價是58F 110.50.169.62 台灣 07/12 22:58
→ : 成本。
→ : 成本。
推 : 沒在路上被毒梟槍殺才有機會60F 42.76.25.141 台灣 07/12 22:59
噓 : 誰說手機鏡頭非球面....61F 115.164.77.127 馬來西亞 07/12 22:59
推 : 對啦 我想的也差不多62F 36.233.12.18 台灣 07/12 22:59
→ : 推 雖然不知道他在公三小63F 49.218.12.228 台灣 07/12 22:59
噓 : 不就是博士論文給個某種設計公式64F 220.135.86.153 台灣 07/12 23:00
推 : 非球面鏡 容易吧65F 101.10.16.14 台灣 07/12 23:01
推 : 嗯嗯 這跟我小學姪子上個月段考題目一66F 101.12.13.33 台灣 07/12 23:01
→ : 樣
→ : 樣
→ : 這種論文多到不行每個都要發個新聞?68F 220.135.86.153 台灣 07/12 23:02
推 : 所以是用演算法？69F 118.166.49.50 台灣 07/12 23:04
推 : 看無70F 114.46.43.98 台灣 07/12 23:10
推 : 這作者三段話好像只有最後一段有資訊，71F 1.162.40.8 台灣 07/12 23:10
→ : 而且只描述一點點
→ : 而且只描述一點點
推 : 不懂耶 球面跟非球面不是都算到爛的東西了73F 114.32.240.175 台灣 07/12 23:12
噓 : 屁。74F 112.104.0.46 台灣 07/12 23:13
→ : 不是懷疑他們的結果 是記者寫的跨龍某75F 114.32.240.175 台灣 07/12 23:13
推 : 還好他不是生在台灣76F 111.82.8.23 台灣 07/12 23:14
推 : 太神啦 對了 在公三小 我看不懂77F 111.246.78.221 台灣 07/12 23:17
→ : 加工技術做到零誤差再說 像差有很多來源78F 1.164.252.173 台灣 07/12 23:20
→ : 酷79F 39.8.227.197 台灣 07/12 23:20
推 : 這不是一直有人發專利嗎，是有必要講逆80F 1.34.230.143 台灣 07/12 23:21
噓 : 第一個失真。第二個再失真回來。負負得正81F 1.169.214.159 台灣 07/12 23:29
→ : ？
→ : ？
推 : 這真的猛 甚至能應用到電子顯微鏡上83F 42.77.21.82 台灣 07/12 23:31
→ : 以後是不是不用背相差公式了
→ : 以後是不是不用背相差公式了
噓 : 61樓到底懂不懂，手機鏡頭的鏡片都是非85F 68.183.176.118 新加坡 07/12 23:35
→ : 球面了
→ : 球面了
推 : 網美濾鏡重要性大於相87F 39.11.37.216 台灣 07/12 23:37
推 : 搞不好能拿諾貝爾了88F 118.168.105.86 台灣 07/12 23:37
→ : 差89F 39.11.37.216 台灣 07/12 23:37
推 : 嗯嗯 對對90F 223.141.77.155 台灣 07/12 23:38
噓 : 跟我想的一樣91F 123.194.179.82 台灣 07/12 23:43
噓 : 說大立光的是在搞笑嗎92F 180.204.65.167 台灣 07/12 23:51
推 : 問題是這個曲線的鏡頭相較現有非球面鏡片93F 27.52.62.81 台灣 07/12 23:52
→ : 更難製造
→ : 更難製造
推 : 能夠商業化的話 這專利會賺到翻吧95F 61.124.140.24 日本 07/12 23:54
推 : 第二段少寫 牛頓與萊布尼茲還有我啦96F 123.194.189.35 台灣 07/12 23:58
→ : 我們三個都沒解決
→ : 我們三個都沒解決
推 : 我國中科展做這個，可惜評審看不懂98F 42.74.241.117 台灣 07/13 00:00
噓 : ...99F 223.136.189.127 台灣 07/13 00:04
推 : 可以解決透鏡畸變真的厲害 但成本短期100F 180.217.204.30 台灣 07/13 00:11
→ : 間應該是無法普及了
→ : 間應該是無法普及了
推 : 才500條，國中科展的時候被要求算到100102F 223.136.220.33 台灣 07/13 00:15
→ : 000條咧
→ : 000條咧
推 : 快推，不然會被發現看不懂104F 42.75.179.140 台灣 07/13 00:16
→ : 怎麼會發在IF只有1.7的期刊105F 27.52.166.16 台灣 07/13 00:23
推 : 真以為像差只有球差而已喔？ 球差106F 101.9.244.233 台灣 07/13 00:25
推 : 像差又不只一種 高階像差絕對解不107F 27.147.25.10 台灣 07/13 00:26
→ : 完
→ : 完
推 : 我也是這樣想的109F 111.250.151.159 台灣 07/13 00:29
推 : 跟我想得差不多 可惜最近在忙別的研究110F 223.136.141.214 台灣 07/13 00:47
推 : 解決展開的第二項還有後面N項要處理，這文111F 115.82.191.58 台灣 07/13 00:59
→ : 章沒有更深入說明，像差球差場曲畸變
→ : 章沒有更深入說明，像差球差場曲畸變
推 : 嗯嗯 差不多就這樣113F 101.137.54.51 台灣 07/13 01:03
推 : 所以就不會有distoration, ok!!!114F 219.68.99.194 台灣 07/13 01:12
推 : 廠商：更便宜 ? 做夢 當然是加價賣115F 118.169.212.9 台灣 07/13 01:14
推 : 有講跟沒講一樣116F 114.47.127.202 台灣 07/13 01:14
推 : 趕快推一下免得被別人發現我看不懂117F 42.74.197.93 台灣 07/13 01:19
推 : 所以透鏡變成一面是球面鏡另一面是非球118F 140.115.216.5 台灣 07/13 01:24
→ : 面鏡？
→ : 面鏡？
推 : 偉哉博士120F 114.47.140.46 台灣 07/13 01:39
→ : 我文組 做等翻譯121F 49.218.81.235 台灣 07/13 01:40
噓 : 很難嗎 這就我幼稚園畢業論文啊？？？？122F 27.52.0.202 台灣 07/13 01:40
噓 : 三小國中文章123F 36.229.222.183 台灣 07/13 01:41
→ : 那期刊IF超低...
→ : 那期刊IF超低...
推 : 這些我都懂，但鴿子為什麼那麼大125F 101.14.208.169 台灣 07/13 01:42
推 : 我國小提出這理論，但老師不理我126F 42.77.30.198 台灣 07/13 02:14
推 : 比較想要知道，知道這個公式之後除了直接做127F 114.24.96.33 台灣 07/13 02:50
→ : 出公式的非球面鏡，能不能用在數位修正上
→ : 出公式的非球面鏡，能不能用在數位修正上
推 : 在想為什麼不能紀錄光場 再後處理…129F 27.52.67.212 台灣 07/13 03:06
推 : 發在AO也要報，白癡記者130F 166.176.185.76 美國 07/13 03:33
推 : 我也是這樣想的131F 118.150.49.208 台灣 07/13 03:34
→ : 非球面鏡修像差根本廢話132F 166.176.185.76 美國 07/13 03:34
推 : 我都用針孔133F 68.36.84.106 美國 07/13 03:41
推 : 猛134F 49.215.141.19 台灣 07/13 03:52
推 : 能不能去Nature找文章寫，寫這種東西...135F 31.16.251.225 德國 07/13 04:16
→ : 這文章不知道在供三小...136F 213.127.75.116 荷蘭 07/13 04:40
→ : 可以多孤狗四大最新的物鏡設計了解嗎
→ : 可以多孤狗四大最新的物鏡設計了解嗎
推 : 天文望遠鏡大概會提升一個level了138F 118.171.125.32 台灣 07/13 05:11
推 : 所以是他嗎的有沒有解決問題？139F 71.198.27.180 美國 07/13 05:30
推 : 跟我想的一樣140F 114.26.146.70 台灣 07/13 05:40
噓 : 八成軟體調的 物理根本無法克服141F 51.52.235.177 英國 07/13 05:51
噓 : ..... 內文說的跟標題完全不一樣...142F 115.82.154.215 台灣 07/13 06:03
推 : 一部分也是歸功於電腦越來越好吧143F 36.234.118.202 台灣 07/13 06:20
噓 : 結果照片被修圖軟體修到還是失真144F 223.136.128.20 台灣 07/13 06:46
推 : 推145F 111.240.136.138 台灣 07/13 06:54
推 : 這種透鏡要怎麼磨146F 114.27.112.2 台灣 07/13 07:06
推 : PS起來147F 114.41.12.20 台灣 07/13 07:10
推 : 文組的起手式：不懂裝懂148F 123.195.46.35 台灣 07/13 07:14
→ : 嗯 完全看不懂149F 101.15.140.207 台灣 07/13 07:17
推 : 當初哈伯好像就是因為球面像差出過包150F 107.220.69.28 美國 07/13 08:05
推 : 其實就是跑模擬而已151F 111.251.218.130 台灣 07/13 08:15
推 : 太有成就不能畢業152F 111.82.158.59 台灣 07/13 08:38
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(￣︶￣)ｂ leon999su 說讚！
1樓 時間: 2019-07-12 23:30:15 (台灣)
→
07-12 23:30 TW
為何登月相本,現在一放大是高畫質...可見以前早就有這技術,為了攏斷,一點一滴慢慢擠(就像燈泡一樣,美國加州利佛摩（Livermore）6號消防站的一顆燈泡，自1901年啟用迄今已有113年左右....所以現在燈泡用不到幾年都會壞掉...呵呵呵)
5樓 時間: 2019-07-13 08:58:52 (台灣)
→
07-13 08:58 TW
如果是我 會嘗試尋找或合成一些高分子量不易變形的透明聚合物材料 以及掌握材料的光學性質與參數後 這樣就可以通過精密 "模具"與"磨具" 來量產更退一步苟且一下 如果不要求"色真" 只要求解決像差 也不一定要完全無色的透明材料！
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