Похибки оптики, конецформиначалоформи

Попередня ↔ Наступна

Аберації оптичних систем - помилки, або похибки зображення в оптичній системі, що викликаються відхиленням променя від того напрямку, яким він мав би йти в ідеальній оптичній системі.

Аберації можливо описати, як геометрично за допомогою малюнка на площині, так і на основі уявлень хвильової оптики (деформації світлової хвилі). Обидва способи опису взаємопов'язані, описують один і той же стан, і розрізняються лише формою опису. Як правило, якщо об'єктив має великі аберацією, то їх простіше характеризувати величинами геометричних аберацій, а якщо малими, то на основі уявлень хвильової оптики.
Аберації можна розділити на монохроматичні. тобто властиві монохромним пучків променів, і хроматичні (кольорові), а також дифракційні.
Монохроматичні аберації:
- сферична аберація;
- кома;
- астигматизм;
- кривизна поля (поверхні) зображення;
- дисторсия.
Для фотографа в принципі трубуется знати природу цих явищ, тому як сучасний виробник об'єктивів їх мінімізурует різними способами. І нам залишається усвідомити тільки одне - чим дорожче об'єктив, тим краще він зроблений. Хоча деякі уявлення про абераціях корисно мати. Розглянемо нижченаведені картинки.

Сферична аберація лінзи пояснюється тим, що її преломляющие поверхні зустрічають окремі промені під різними кутами. Внаслідок чого, більш віддалені від оптичної осі промені заломлюються сильніше і утворюють свої точки сходу віддалені від фокальній площині (матриці фотоапарата).
Сферична аберація, джерело світла стає кільцем.

Кома проявляється в тому, що кожна ділянка оптичної системи дає зображення світної точки в вигляді кільця. Центри кілець не збігаються, в результаті чого їх накладення, тобто зображення точки, що дається системою в цілому, набуває вигляду несиметричного плями розсіювання. У складних оптичних системах кому зазвичай виправляють спільно зі сферичною аберацією підбором лінз. Оптичні системи з виправленими комотіческой і сферичною аберацією називаються апланатамі. Якщо при виготовленні системи допущена децентріровка однієї з поверхонь, то кома спотворює зображення і тих точок, які розташовані на осі оптичної системи.
Кома, хроматизм і трохи астигматизму.

Астигматизм найбільш важка для простого пояснення аберація і в общем-то особливо нам і не потрібна. Діафрагмування ніяк не впливає на його величину. Тому, як і інші аберації, астигматизм виправляється підбором кривизни поверхонь і товщини оптичних компонентів, а також повітряних проміжків між ними.

Кривизна поля зображення - аберація, в результаті якої зображення плоского об'єкта лежить на поверхні, увігнутою або опуклою до об'єктиву. Ця аберація викликає нерівномірну різкість по полю зображення. Тому, коли центральна частина зображення фокусуватися різко, то його краю будуть лежати не в фокусі і изобразятся різко. Якщо установку на різкість робити по краях зображення, то його центральна частина буде нерезкой. Якщо кривизна виправлена погано, такий об'єктив зазвичай володіє і великим астигматизмом, що негативно позначається на якості зображення.

Дісторсия порушення подоби між об'єктом і його зображенням. Це найбільш важливий практичний випадок. Прямі лінії зображуються кривими, крім тих, які лежать в одній площині з оптичною віссю. Наприклад, зображення квадрата, центр якого перетинає оптична вісь, має вигляд подушки (подушкообразная дисторсия, подушка) при позитивній дисторсии, і вид бочки (бочкоподібна дисторсия, бочка) при негативній. Виправляється підбором лінз і інших елементів оптичної системи при її розробці. Якщо присутній в цифровому зображенні, може бути виправлена програмно.
Дісторсия на широкоугольном об'єктиві Canon 8mm.

Насправді види монохроматичних аберацій невідомі окремо один від одного, а спостерігається поєднання всіх аберацій. Так наприклад ефект «боке» можна назвати результатом сферичної + кривизна поля + хроматизм. Тобто треба розуміти, що аберації мінімальні поблизу оптичної осі (центру об'єктива) і збільшуються в міру віддалення від неї. А значить вплив аберацій зростає, у міру зростання відносного отвору об'єктива, причому дуже швидко. Отже, всім відоме досягнення глибини різкості при стиснутому діафрагми, відбувається якраз за рахунок обрізання зони з найбільшими аберацією. Однак занадто сильне сильне утиснення діафрагми призведе до явища дифракції світла, що знову зменшить ГРИП (глибина різкості зображуваного простору) шляхом розсіювання хвиль світла.

Хроматичні аберації грунтуються на дисперсії світла, що проходить через оптичну систему (фотографічний об'єктив, бінокль, мікроскоп, телескоп і т.д.). При цьому білий світ розкладається на складові його кольорові промені, в результаті чого зображення предмета в різних кольорах не збігаються в просторі зображень. Хроматичні аберації ведуть до зниження чіткості зображення, а іноді також і до появи на ньому кольорових контурів, смуг, плям, які у предмета відсутні. Розрізняють хроматизм положення і хроматизм збільшення.

Ну і останнє - дифракційна аберація виникає внаслідок

дифракції світла на діафрагму і оправі фотооб'єктива. Дифракційна аберація обмежує роздільну здатність фотооб'єктива. Один з найпростіших і розповсюджених в побуті прикладів - компакт-диск або DVD. Але не забувайте - вплив аберацій вже вміють лікувати, все сучасні об'єктиви виправлені і просвітлені.

Кінець.
Якщо у кого є поправки і доповнення, було б цікаво почитати.
Постараюся відповісти на виниклі питання :)

Похибки оптики, конецформиначалоформи

Схожі статті