Ang spherical aberration ng mga lente ay dahil sa katotohanang iyon. Mga aberasyon ng lens. Pag-aalis ng spherical aberration
at astigmatismo). Tukuyin ang spherical aberration ng ikatlo, ikalima at mas mataas na mga order.
Encyclopedic YouTube
-
1 / 5
Distansya δs" kasama ang optical axis sa pagitan ng mga nawawalang punto ng zero at matinding ray ay tinatawag longitudinal spherical aberration.
diameter δ" ang scattering circle (disk) ay tinutukoy ng formula
δ ′ = 2 h 1 δ s ′ a ′ (\displaystyle (\delta ")=(\frac (2h_(1)\delta s")(a"))),
- 2h 1 - diameter ng butas ng system;
- a"- distansya mula sa system hanggang sa punto ng imahe;
- δs"- longitudinal aberration.
Para sa mga bagay na matatagpuan sa infinity
A ′ = f ′ (\displaystyle (a")=(f")),
Upang makabuo ng isang katangian na curve ng longitudinal spherical aberration sa kahabaan ng abscissa axis, ang longitudinal spherical aberration ay naka-plot δs", at sa kahabaan ng ordinate axis - ang taas ng mga sinag sa entrance pupil h. Upang makabuo ng isang katulad na curve para sa transverse aberration, ang mga tangent ng mga anggulo ng aperture sa espasyo ng imahe ay naka-plot sa kahabaan ng abscissa axis, at ang radii ng mga nakakalat na bilog ay naka-plot kasama ang ordinate axis δg"
Sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng gayong mga simpleng lente, ang spherical aberration ay maaaring makabuluhang maitama.
Pagbabawas at pag-aayos
Sa ilang mga kaso, ang isang maliit na halaga ng third-order spherical aberration ay maaaring itama sa pamamagitan ng bahagyang pag-defocus sa lens. Sa kasong ito, lumilipat ang eroplano ng imahe sa tinatawag na "ang eroplano ng pinakamahusay na pag-install", na matatagpuan, bilang panuntunan, sa gitna, sa pagitan ng intersection ng axial at extreme ray, at hindi tumutugma sa pinakamaliit na punto ng intersection ng lahat ng mga ray ng isang malawak na sinag (ang disk ng hindi bababa sa scattering). Ang pagkakaibang ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pamamahagi ng liwanag na enerhiya sa disk ng hindi bababa sa scattering, na bumubuo ng illumination maxima hindi lamang sa gitna, kundi pati na rin sa gilid. Iyon ay, maaari nating sabihin na ang "disk" ay isang maliwanag na singsing na may gitnang tuldok. Samakatuwid, ang resolution ng optical system, sa eroplano na tumutugma sa disk ng hindi bababa sa scattering, ay magiging mas mababa, sa kabila ng mas maliit na halaga ng transverse spherical aberration. Ang pagiging angkop ng pamamaraang ito ay nakasalalay sa laki ng spherical aberration at ang likas na katangian ng pamamahagi ng pag-iilaw sa scattering disk.
Ang spherical aberration ay matagumpay na naitama sa kumbinasyon ng positibo at negatibong lente. Bukod dito, kung ang mga lente ay hindi nakadikit, kung gayon, bilang karagdagan sa curvature ng mga ibabaw ng mga bahagi, ang magnitude ng air gap ay makakaapekto rin sa dami ng spherical aberration (kahit na ang mga ibabaw na naglilimita sa air gap na ito ay may parehong curvature. ). Sa pamamaraang ito ng pagwawasto, bilang panuntunan, ang mga chromatic aberration ay naitama din.
Sa mahigpit na pagsasalita, ang spherical aberration ay maaaring ganap na itama para lamang sa ilang pares ng makitid na zone, at, bukod dito, para lamang sa ilang partikular na dalawang conjugate point. Gayunpaman, sa pagsasanay ang pagwawasto ay maaaring maging lubos na kasiya-siya kahit na para sa dalawang-lens na sistema.
Karaniwang inaalis ang spherical aberration para sa isang halaga ng taas h 0 na naaayon sa gilid ng mag-aaral ng system. Sa kasong ito, ang pinakamataas na halaga ng natitirang spherical aberration ay inaasahan sa taas h e tinutukoy ng isang simpleng formula
h e h 0 = 0.707 (\displaystyle (\frac (h_(e))(h_(0)))=(0.707))Nakaugalian na isaalang-alang ang isang sinag ng mga sinag na umuusbong mula sa isang punto ng isang bagay na matatagpuan sa optical axis. Gayunpaman, ang spherical aberration ay nangyayari din para sa iba pang mga sinag ng sinag na lumalabas mula sa mga punto ng bagay na malayo sa optical axis, ngunit sa mga ganitong kaso ito ay itinuturing na isang mahalagang bahagi ng mga aberration ng buong hilig na sinag ng mga sinag. Bukod dito, kahit na ang aberasyong ito ay tinatawag spherical, ito ay katangian hindi lamang para sa mga spherical na ibabaw.
Bilang resulta ng spherical aberration, ang isang cylindrical beam ng mga ray, pagkatapos na ma-refracte ng isang lens (sa espasyo ng imahe), ay hindi isang kono, ngunit ng ilang hugis ng funnel, ang panlabas na ibabaw nito, malapit sa bottleneck , ay tinatawag na caustic surface. Sa kasong ito, ang imahe ng isang punto ay may anyo ng isang disk na may hindi pantay na pamamahagi ng pag-iilaw, at ang hugis ng caustic curve ay ginagawang posible upang hatulan ang likas na katangian ng pamamahagi ng pag-iilaw. Sa pangkalahatang kaso, ang scattering figure, sa pagkakaroon ng spherical aberration, ay isang sistema ng concentric circles na may radii na proporsyonal sa ikatlong kapangyarihan ng mga coordinate sa entrance (o exit) pupil.
Mga halaga ng disenyo
Distansya δs" kasama ang optical axis sa pagitan ng mga nawawalang punto ng zero at matinding ray ay tinatawag longitudinal spherical aberration.
diameter δ" ang scattering circle (disk) ay tinutukoy ng formula
- 2h 1 - diameter ng butas ng system;
- a"- distansya mula sa system hanggang sa punto ng imahe;
- δs"- longitudinal aberration.
Para sa mga bagay na matatagpuan sa infinity
Sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng gayong mga simpleng lente, ang spherical aberration ay maaaring makabuluhang maitama.
Pagbabawas at pag-aayos
Sa ilang mga kaso, ang isang maliit na halaga ng third-order spherical aberration ay maaaring itama sa pamamagitan ng bahagyang pag-defocus sa lens. Sa kasong ito, lumilipat ang eroplano ng imahe sa tinatawag na "ang eroplano ng pinakamahusay na pag-install", na matatagpuan, bilang panuntunan, sa gitna, sa pagitan ng intersection ng axial at extreme ray, at hindi tumutugma sa pinakamaliit na punto ng intersection ng lahat ng mga ray ng isang malawak na sinag (ang disk ng hindi bababa sa scattering). Ang pagkakaibang ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pamamahagi ng liwanag na enerhiya sa disk ng hindi bababa sa scattering, na bumubuo ng illumination maxima hindi lamang sa gitna, kundi pati na rin sa gilid. Iyon ay, maaari nating sabihin na ang "disk" ay isang maliwanag na singsing na may gitnang tuldok. Samakatuwid, ang resolution ng optical system, sa eroplano na tumutugma sa disk ng hindi bababa sa scattering, ay magiging mas mababa, sa kabila ng mas maliit na halaga ng transverse spherical aberration. Ang pagiging angkop ng pamamaraang ito ay nakasalalay sa laki ng spherical aberration at ang likas na katangian ng pamamahagi ng pag-iilaw sa scattering disk.
Sa mahigpit na pagsasalita, ang spherical aberration ay maaaring ganap na itama para lamang sa ilang pares ng makitid na zone, at, bukod dito, para lamang sa ilang partikular na dalawang conjugate point. Gayunpaman, sa pagsasanay ang pagwawasto ay maaaring maging lubos na kasiya-siya kahit na para sa dalawang-lens na sistema.
Karaniwang inaalis ang spherical aberration para sa isang halaga ng taas h 0 na naaayon sa gilid ng mag-aaral ng system. Sa kasong ito, ang pinakamataas na halaga ng natitirang spherical aberration ay inaasahan sa taas h e tinutukoy ng isang simpleng formula
Ang natitirang spherical aberration ay humahantong sa katotohanan na ang imahe ng isang punto ay hindi kailanman magiging isang punto. Ito ay mananatiling isang disk, kahit na mas maliit kaysa sa kaso ng hindi naitama na spherical aberration.
Upang mabawasan ang natitirang spherical aberration, ang isa ay madalas na gumagamit ng isang kinakalkula na "recorrection" sa gilid ng pupil ng system, na nagbibigay sa spherical aberration ng gilid zone ng isang positibong halaga ( δs"> 0). Sa kasong ito, ang mga sinag ay tumatawid sa mag-aaral sa isang taas h e , tumawid kahit na mas malapit sa focus point, at ang mga ray ng gilid, bagaman nagtatagpo sa likod ng focus point, ay hindi lalampas sa mga hangganan ng scattering disk. Kaya, ang laki ng scattering disk ay bumababa at ang liwanag nito ay tumataas. Iyon ay, ang parehong detalye at ang kaibahan ng imahe ay pinabuting. Gayunpaman, dahil sa likas na katangian ng pamamahagi ng pag-iilaw sa scattering disk, ang mga lente na may "re-corrected" spherical aberration ay kadalasang mayroong "double" out-of-focus blur.
Sa ilang mga kaso, pinapayagan ang makabuluhang "muling pagwawasto". Kaya, halimbawa, ang maagang "Planars" ni Carl Zeiss Jena ay may positibong halaga ng spherical aberration ( δs"> 0), kapwa para sa marginal at middle zone ng mag-aaral. Ang solusyon na ito ay medyo binabawasan ang kaibahan sa buong aperture, ngunit kapansin-pansing pinapataas ang resolution sa maliliit na siwang.
Mga Tala
Panitikan
- Begunov B. N. Geometric optics, Moscow State University, 1966.
- Volosov D.S., Photographic optics. M., "Sining", 1971.
- Zakaznov N. P. et al., Teorya ng mga optical system, M., "Engineering", 1992.
- Landsberg G.S. Optics. M., FIZMATLIT, 2003.
- Churilovsky V. N. Teorya ng mga optical device, L., "Engineering", 1966.
- Smith, Warren J. Modern optical engineering, McGraw-Hill, 2000.
Wikimedia Foundation. 2010 .
Pisikal na Encyclopedia
Isa sa mga uri ng aberrations ng optical system (Tingnan ang Aberrations ng optical system); nagpapakita ng sarili sa hindi pagkakatugma ng Mga Focus para sa mga light ray na dumadaan sa isang axisymmetric optical system (lens (Tingnan ang Lens), Layunin) sa iba't ibang distansya mula sa ... Great Soviet Encyclopedia
Ang pagbaluktot ng imahe sa mga optical system dahil sa katotohanan na ang mga light ray mula sa isang point source na matatagpuan sa optical axis ay hindi kinokolekta sa isang punto kasama ang mga ray na dumaan sa mga bahagi ng system na malayo sa axis. * * * SPHERICAL… … encyclopedic Dictionary
spherical aberration- sferinė aberacija statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. spherical aberration vok. spärische Aberration, f rus. spherical aberration, fpranc. aberration de sphéricité, f; aberration sphérique, f … Fizikos terminų žodynas
SPHERICAL ABERRATION- Tingnan ang aberration, spherical... Explanatory Dictionary of Psychology
spherical aberration- dahil sa hindi pagkakatugma ng foci ng mga light ray na dumadaan sa iba't ibang distansya mula sa optical axis ng system, ay humahantong sa imahe ng isang punto sa anyo ng isang bilog ng iba't ibang pag-iilaw. Tingnan din ang: aberration chromatic aberration... Encyclopedic Dictionary of Metallurgy
Isa sa mga aberration ng optical system, dahil sa mismatch ng foci para sa mga light ray na dumadaan sa isang axisymmetric optical system. system (lens, layunin) sa iba't ibang distansya mula sa optical axis ng system na ito. Lumilitaw na ang imahe ... ... Malaking encyclopedic polytechnic dictionary
Distortion ng imahe sa optical sistema dahil sa ang katunayan na ang ilaw ray mula sa isang point source na matatagpuan sa optical. ang mga palakol ay hindi kinokolekta sa isang punto kasama ang mga sinag na dumaan sa mga bahagi ng system na malayo mula sa axis ... Likas na agham. encyclopedic Dictionary
Isaalang-alang natin ang imahe ng isang Point na matatagpuan sa optical axis na ibinigay ng optical system. Dahil ang optical system ay may circular symmetry tungkol sa optical axis, ito ay sapat na upang paghigpitan ang ating sarili sa pagpili ng mga sinag na nakahiga sa meridional plane. Sa fig. Ipinapakita ng 113 ang katangian ng ray path ng isang positibong solong lens. Posisyon
kanin. 113. Spherical aberration ng isang positive lens
kanin. 114. Spherical aberration para sa off-axis point
Ang perpektong imahe ng object point A ay tinutukoy ng paraxial beam na nagsa-intersect sa optical axis sa layo mula sa huling surface. Ang mga sinag na bumubuo ng mga dulong anggulo na may optical axis ay hindi dumating sa punto ng isang perpektong imahe. Para sa isang positibong lens, mas malaki ang ganap na halaga ng anggulo, mas malapit sa lens ang sinag ay tumatawid sa optical axis. Ito ay dahil sa hindi pantay na optical power ng lens sa iba't ibang mga zone nito, na tumataas nang may distansya mula sa optical axis.
Ang ipinahiwatig na paglabag sa homocentricity ng umuusbong na sinag ng mga sinag ay maaaring mailalarawan sa pamamagitan ng pagkakaiba sa mga longitudinal na mga segment para sa mga paraxial ray at para sa mga sinag na dumadaan sa eroplano ng entrance pupil sa may hangganang taas: Ang pagkakaiba na ito ay tinatawag na longitudinal spherical aberration.
Ang pagkakaroon ng spherical aberration sa system ay humahantong sa katotohanan na sa halip na isang matalim na imahe ng isang punto sa eroplano ng isang perpektong imahe, ang isang bilog ng scattering ay nakuha, ang diameter nito ay katumbas ng dalawang beses ang halaga. Ang huli ay nauugnay sa longitudinal spherical aberration ng relasyon
at tinatawag na transverse spherical aberration.
Dapat pansinin na sa kaso ng spherical aberration, ang simetrya ay napanatili sa sinag ng mga sinag na umalis sa system. Hindi tulad ng iba pang mga monochromatic aberration, ang spherical aberration ay nagaganap sa lahat ng mga punto ng field ng optical system, at sa kawalan ng iba pang mga aberration para sa mga off-axis point, ang sinag ng mga sinag na umaalis sa system ay mananatiling simetriko na may paggalang sa pangunahing beam ( Larawan 114).
Ang tinatayang halaga ng spherical aberration ay maaaring matukoy mula sa mga formula para sa mga third-order na aberration hanggang
Para sa isang bagay na matatagpuan sa isang may hangganang distansya, tulad ng sumusunod mula sa Fig. 113
Sa loob ng bisa ng teorya ng third-order aberrations, maaaring kunin ng isa
Kung maglalagay tayo ng isang bagay, ayon sa mga kondisyon ng normalisasyon, nakukuha natin
Pagkatapos, gamit ang formula (253), nalaman namin na ang transverse spherical aberration ng ikatlong pagkakasunud-sunod para sa isang layunin na punto na matatagpuan sa isang may hangganang distansya,
Alinsunod dito, para sa mga longitudinal spherical aberrations ng ikatlong pagkakasunud-sunod, sa pag-aakalang ayon sa (262) at (263), nakukuha namin
Ang mga formula (263) at (264) ay may bisa din para sa kaso ng isang bagay na matatagpuan sa infinity, kung kalkulahin sa ilalim ng mga kondisyon ng normalisasyon (256), ibig sabihin, sa isang tunay na focal length.
Sa pagsasagawa ng aberrational na pagkalkula ng mga optical system, kapag kinakalkula ang third-order spherical aberration, maginhawang gumamit ng mga formula na naglalaman ng beam coordinate sa entrance pupil. Pagkatapos ay ayon sa (257) at (262) nakukuha natin:
kung kalkulahin sa ilalim ng mga kondisyon ng normalisasyon (256).
Para sa mga kondisyon ng normalisasyon (258), ibig sabihin, para sa pinababang sistema, ayon sa (259) at (262) magkakaroon tayo ng:
Ito ay sumusunod mula sa mga formula sa itaas na, para sa isang naibigay, ang ikatlong-order na spherical aberration ay mas malaki, mas malaki ang beam coordinate sa entrance pupil.
Dahil ang spherical aberration ay naroroon sa lahat ng mga punto sa field, kapag ang aberration correction ng isang optical system, ang priyoridad ay ibinibigay sa pagwawasto ng spherical aberration. Ang pinakasimpleng optical system na may mga spherical surface kung saan maaaring mabawasan ang spherical aberration ay isang kumbinasyon ng positive at negative lens. Parehong sa positibo at negatibong mga lente, ang mga extreme zone ay nagre-refract ng mga sinag nang mas malakas kaysa sa mga zone na matatagpuan malapit sa axis (Fig. 115). Ang negatibong lens ay may positibong spherical aberration. Samakatuwid, ang kumbinasyon ng isang positibong lens na may negatibong spherical aberration na may negatibong lens ay nagreresulta sa isang sistema na may naitama na spherical aberration. Sa kasamaang palad, ang spherical aberration ay maaaring alisin lamang para sa ilang mga beam, ngunit hindi ito ganap na maitama sa loob ng buong entrance pupil.
kanin. 115. Spherical aberration ng isang negatibong lens
Kaya, ang anumang optical system ay palaging may natitirang spherical aberration. Ang mga natitirang aberration ng isang optical system ay kadalasang inilalahad sa anyo ng mga talahanayan at inilalarawan gamit ang mga graph. Para sa isang object point na matatagpuan sa optical axis, ang mga plot ng longitudinal at transverse spherical aberrations ay ibinibigay, na ipinakita bilang mga function ng mga coordinate, o
Ang mga curve ng longitudinal at ang kaukulang transverse spherical aberration ay ipinapakita sa Fig. 116. Mga graph sa fig. Ang 116a ay tumutugma sa isang optical system na may undercorrected spherical aberration. Kung para sa naturang sistema ang spherical aberration nito ay tinutukoy lamang ng mga third-order aberrations, kung gayon, ayon sa formula (264), ang longitudinal spherical aberration curve ay may anyo ng isang quadratic parabola, at ang transverse aberration curve ay may anyo ng isang cubic parabola. Mga graph sa fig. Ang 116b ay tumutugma sa optical system, kung saan ang spherical aberration ay naitama para sa beam na dumadaan sa gilid ng entrance pupil, at ang mga graph sa Fig. 116, c - optical system na may naka-redirect na spherical aberration. Maaaring makuha ang pagwawasto o pag-recorrection ng spherical aberration, halimbawa, sa pamamagitan ng pagsasama ng positibo at negatibong mga lente.
Ang transverse spherical aberration ay nailalarawan sa isang bilog ng scattering, na nakuha sa halip na isang perpektong imahe ng isang punto. Ang diameter ng bilog ng scattering para sa isang ibinigay na optical system ay nakasalalay sa pagpili ng eroplano ng imahe. Kung ang eroplanong ito ay inilipat na may kaugnayan sa perpektong eroplano ng imahe (ang Gaussian plane) sa pamamagitan ng isang halaga (Fig. 117, a), pagkatapos ay sa displaced plane nakakakuha tayo ng transverse aberration na nauugnay sa transverse aberration sa Gaussian plane sa pamamagitan ng dependence.
Sa formula (266), ang termino sa graph ng transverse spherical aberration na naka-plot sa mga coordinate ay isang tuwid na linya na dumadaan sa pinanggalingan. Sa
kanin. 116. Graphical na representasyon ng longitudinal at transverse spherical aberrations
© 2013 website
Ang mga aberasyon ng lens ng photographic ay ang huling bagay na dapat isipin ng isang baguhan na photographer. Ang mga ito ay ganap na hindi nakakaapekto sa artistikong halaga ng iyong mga larawan, at ang kanilang impluwensya ay bale-wala sa teknikal na kalidad ng mga larawan. Gayunpaman, kung hindi mo alam kung ano ang gagawin sa iyong oras, ang pagbabasa ng artikulong ito ay makakatulong sa iyo na maunawaan ang iba't ibang mga optical aberration at kung paano haharapin ang mga ito, na, siyempre, ay hindi mabibili ng salapi para sa isang tunay na erudite ng larawan.
Ang mga aberasyon ng isang optical system (sa aming kaso, isang photographic lens) ay isang di-kasakdalan ng imahe, na sanhi ng paglihis ng mga light ray mula sa landas na dapat nilang sundin sa isang perpektong (ganap) na optical system.
Ang liwanag mula sa anumang puntong pinagmulan, na dumadaan sa isang perpektong lens, ay dapat bumuo ng isang infinitesimal na punto sa eroplano ng matrix o pelikula. Sa katunayan, ito, siyempre, ay hindi mangyayari, at ang punto ay nagiging tinatawag na. naliligaw na lugar, ngunit sinusubukan ng mga optical engineer na gumagawa ng mga lente na mas malapit sa ideal hangga't maaari.
May mga monochromatic aberrations, na pantay na likas sa mga sinag ng liwanag na may anumang wavelength, at chromatic, depende sa wavelength, i.e. mula sa kulay.
Ang coma aberration o coma ay nangyayari kapag ang mga light ray ay dumaan sa isang lens sa isang anggulo sa optical axis. Bilang resulta, ang imahe ng mga point light source sa mga gilid ng frame ay may anyo ng mga asymmetric na patak ng isang drop-like (o, sa malalang kaso, comet-like) na hugis.
Pagkaligaw ng komiks.
Maaaring kapansin-pansin ang koma sa mga gilid ng frame kapag kumukuha ng malawak na bukas na siwang. Dahil binabawasan ng aperture ang dami ng liwanag na dumadaan sa gilid ng isang lens, karaniwang inaalis din nito ang mga coma aberrations.
Sa istruktura, ang coma ay nilalabanan sa parehong paraan tulad ng sa mga spherical aberrations.
Astigmatism
Ang astigmatism ay nagpapakita ng sarili sa katotohanan na para sa isang hilig (hindi parallel sa optical axis ng lens) beam ng liwanag, ang mga sinag na nakahiga sa meridional plane, i.e. ang eroplano kung saan nabibilang ang optical axis ay nakatutok nang iba sa mga sinag na nakahiga sa sagittal plane, na patayo sa meridional plane. Ito sa huli ay humahantong sa isang asymmetric na pag-uunat ng blur spot. Ang astigmatism ay kapansin-pansin sa mga gilid ng imahe, ngunit hindi sa gitna nito.
Ang astigmatism ay mahirap maunawaan, kaya susubukan kong ilarawan ito sa isang simpleng halimbawa. Kung iisipin natin na ang imahe ng sulat A na matatagpuan sa tuktok ng frame, pagkatapos ay sa astigmatism ng lens magiging ganito ang hitsura:
meridian focus.
sagittal focus.
Kapag sinusubukang maabot ang isang kompromiso, napupunta kami sa isang pangkalahatang hindi matalim na imahe.
Orihinal na imahe na walang astigmatism.
Upang itama ang pagkakaiba ng astigmatic sa pagitan ng meridional at sagittal foci, hindi bababa sa tatlong elemento ang kinakailangan (karaniwan ay dalawang matambok at isang malukong).
Ang halatang astigmatism sa isang modernong lens ay karaniwang nagpapahiwatig ng hindi pagkakatulad ng isa o higit pang mga elemento, na isang hindi malabo na depekto.
Sa pamamagitan ng kurbada ng patlang ng imahe ay nangangahulugang isang kababalaghan na katangian ng napakaraming mga lente, kung saan ang isang matalim na imahe patag Ang bagay ay nakatutok sa pamamagitan ng lens hindi sa isang eroplano, ngunit sa isang tiyak na hubog na ibabaw. Halimbawa, maraming mga wide-angle lens ang may binibigkas na curvature ng field ng imahe, bilang isang resulta kung saan ang mga gilid ng frame ay nakatuon, parang, mas malapit sa tagamasid kaysa sa gitna. Para sa mga telephoto lens, ang curvature ng field ng imahe ay karaniwang mahina na ipinahayag, at para sa mga macro lens ito ay halos ganap na naitama - ang eroplano ng perpektong pokus ay nagiging talagang flat.
Ang curvature ng field ay itinuturing na isang aberration, dahil kapag kinukunan ng litrato ang isang patag na bagay (isang test table o isang brick wall) na nakatutok sa gitna ng frame, ang mga gilid nito ay hindi maiiwasang mawalan ng focus, na maaaring mapagkamalang malabo ang lens. Ngunit sa totoong buhay photographic, bihira tayong makatagpo ng mga flat na bagay - ang mundo sa paligid natin ay three-dimensional - at samakatuwid ay may posibilidad kong isaalang-alang ang field curvature na likas sa mga wide-angle lens bilang kanilang kalamangan kaysa kawalan. Ang curvature ng field ng imahe ay kung ano ang nagbibigay-daan sa parehong foreground at background na maging pantay na matalim sa parehong oras. Hukom para sa iyong sarili: ang gitna ng karamihan sa mga malawak na anggulo na komposisyon ay nasa malayo, habang mas malapit sa mga sulok ng frame, pati na rin sa ibaba, ay ang mga bagay sa harapan. Ang curvature ng field ay parehong matalim, na nagliligtas sa amin mula sa labis na pagsasara ng aperture.
Ang kurbada ng patlang ay naging posible, kapag tumutuon sa malayong mga puno, upang makakuha din ng matutulis na mga bloke ng marmol sa kaliwang ibaba.
Ang ilang paglalabo sa kalangitan at sa malayong mga palumpong sa kanan ay hindi ako gaanong nakaabala sa tagpong ito.Gayunpaman, dapat tandaan na para sa mga lente na may binibigkas na kurbada ng field ng imahe, ang paraan ng auto focus ay hindi angkop, kung saan una kang tumutok sa isang bagay na pinakamalapit sa iyo gamit ang central focus sensor, at pagkatapos ay i-recompose ang frame (tingnan ang " Paano gamitin ang autofocus"). Dahil lilipat ang paksa mula sa gitna ng frame patungo sa periphery, nanganganib kang makakuha ng front focus dahil sa curvature ng field. Para sa perpektong pagtuon, kakailanganin mong gawin ang naaangkop na pagsasaayos.
pagbaluktot
Ang pagbaluktot ay isang aberasyon kung saan ang lens ay tumatangging ipakita ang mga tuwid na linya bilang tuwid. Sa geometriko, nangangahulugan ito ng paglabag sa pagkakapareho sa pagitan ng bagay at ng imahe nito dahil sa pagbabago sa linear na pagtaas sa larangan ng view ng lens.
Mayroong dalawang pinakakaraniwang uri ng distortion: pincushion at barrel.
Sa pagbaluktot ng bariles Bumababa ang linear magnification habang lumalayo ka sa optical axis ng lens, na nagiging sanhi ng mga tuwid na linya sa mga gilid ng frame na lumiliko palabas at ang imahe ay lumilitaw na matambok.
Sa pincushion distortion ang linear magnification, sa kabaligtaran, ay tumataas nang may distansya mula sa optical axis. Ang mga tuwid na linya ay kurbadang papasok at ang imahe ay lumilitaw na malukong.
Bilang karagdagan, ang kumplikadong pagbaluktot ay nangyayari, kapag ang linear na pagtaas ay unang bumaba habang lumalayo ka mula sa optical axis, ngunit mas malapit sa mga sulok ng frame ay nagsisimula itong tumaas muli. Sa kasong ito, ang mga tuwid na linya ay nasa anyo ng isang bigote.
Ang pagbaluktot ay pinaka-binibigkas sa mga zoom lens, lalo na sa mataas na magnification, ngunit kapansin-pansin din sa mga lente na may nakapirming focal length. Ang mga wide-angle lens ay may posibilidad na magkaroon ng barrel distortion (fisheye o fisheye lens ay isang matinding halimbawa ng distortion na ito), habang ang mga telephoto lens ay mas malamang na magkaroon ng pincushion distortion. Ang mga normal na lente ay malamang na hindi gaanong naaapektuhan ng pagbaluktot, ngunit ang mga mahuhusay na macro lens lamang ang ganap na nagwawasto nito.
Ang mga zoom lens ay kadalasang nagpapakita ng barrel distortion sa malawak na dulo at pincushion distortion sa tele end ng lens sa halos walang distortion na mid-focal range.
Ang antas ng pagbaluktot ay maaari ding mag-iba sa pagtutok ng distansya: sa maraming mga lente, ang pagbaluktot ay halata kapag nakatutok sa isang malapit na paksa, ngunit nagiging halos hindi nakikita kapag tumutuon sa infinity.
Noong ika-21 siglo hindi malaking problema ang pagbaluktot. Halos lahat ng RAW converter at maraming graphic editor ay nagbibigay-daan sa iyo na iwasto ang distortion kapag nagpoproseso ng mga litrato, at maraming modernong camera ang gumagawa nito nang mag-isa sa oras ng pagbaril. Ang pagwawasto ng software ng pagbaluktot na may wastong profile ay nagbibigay ng mahusay na mga resulta at halos hindi nakakaapekto sa katalinuhan ng imahe.
Nais ko ring tandaan na sa pagsasagawa, ang pagwawasto ng pagbaluktot ay hindi kinakailangan nang madalas, dahil ang pagbaluktot ay nakikita lamang ng mata lamang kapag may malinaw na mga tuwid na linya sa mga gilid ng frame (horizon, mga pader ng gusali, mga haligi). Sa mga eksena na walang mahigpit na mga elemento ng rectilinear sa paligid, ang pagbaluktot, bilang panuntunan, ay hindi nakakasakit sa mga mata.
Chromatic aberration
Ang chromatic o color aberrations ay sanhi ng dispersion ng liwanag. Hindi lihim na ang refractive index ng isang optical medium ay nakasalalay sa wavelength ng liwanag. Para sa mga maikling alon, ang antas ng repraksyon ay mas mataas kaysa sa mahabang alon, i.e. Ang mga asul na sinag ay na-refracte ng lens ng layunin nang higit sa pula. Bilang resulta, ang mga imahe ng isang bagay na nabuo sa pamamagitan ng mga sinag ng iba't ibang kulay ay maaaring hindi magkasabay, na humahantong sa paglitaw ng mga artifact ng kulay, na tinatawag na chromatic aberrations.
Sa itim at puti na litrato, ang mga chromatic aberration ay hindi kapansin-pansin tulad ng sa kulay, ngunit, gayunpaman, sila ay makabuluhang nagpapababa sa talas ng kahit isang itim at puting imahe.
Mayroong dalawang pangunahing uri ng chromatic aberration: position chromatism (longitudinal chromatic aberration) at magnification chromatism (chromatic magnification difference). Sa turn, ang bawat isa sa mga chromatic aberration ay maaaring pangunahin o pangalawa. Gayundin, ang mga chromatic aberration ay kinabibilangan ng mga chromatic na pagkakaiba sa mga geometric na aberration, i.e. iba't ibang kalubhaan ng mga monochromatic aberration para sa mga alon na may iba't ibang haba.
Posisyon chromatism
Ang positional chromatism, o longitudinal chromatic aberration, ay nangyayari kapag ang mga light ray ng iba't ibang wavelength ay nakatutok sa iba't ibang eroplano. Sa madaling salita, ang mga asul na sinag ay nakatuon nang mas malapit sa likurang pangunahing eroplano ng lens, at ang mga pulang sinag ay nakatutok nang mas malayo kaysa sa mga berdeng sinag, i.e. ang asul ay nasa harap na focus, at ang pula ay nasa likod na focus.
Posisyon chromatism.
Sa kabutihang palad para sa amin, ang chromatism ng sitwasyon ay natutunan na itama noong ika-18 siglo. sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng converging at divergent lens na gawa sa salamin na may iba't ibang refractive index. Bilang resulta, ang longitudinal chromatic aberration ng flint (collective) lens ay nabayaran ng aberration ng crown (diffusing) lens, at ang mga light ray na may iba't ibang wavelength ay maaaring ituon sa isang punto.
Pagwawasto ng position chromatism.
Ang mga lente kung saan itinatama ang chromatism sa posisyon ay tinatawag na achromatic. Halos lahat ng mga modernong lente ay mga achromat, kaya maaari mong ligtas na makalimutan ang tungkol sa chromatism ng posisyon ngayon.
Pagpapalaki ng Chromatism
Nangyayari ang magnification chromatism dahil sa ang katunayan na ang linear magnification ng lens ay naiiba para sa iba't ibang kulay. Bilang resulta, ang mga imahe na nabuo sa pamamagitan ng mga beam na may iba't ibang mga wavelength ay may bahagyang magkakaibang laki. Dahil ang mga imahe ng iba't ibang kulay ay nakasentro sa optical axis ng lens, ang magnification chromatism ay wala sa gitna ng frame, ngunit tumataas patungo sa mga gilid nito.
Lumilitaw ang zoom chromatism sa periphery ng isang imahe bilang isang may kulay na palawit sa paligid ng mga bagay na may matalim na magkasalungat na gilid, tulad ng madilim na mga sanga ng puno laban sa isang maliwanag na kalangitan. Sa mga lugar kung saan ang mga naturang bagay ay wala, ang kulay na fringing ay maaaring hindi kapansin-pansin, ngunit ang pangkalahatang kalinawan ay bumabagsak pa rin.
Kapag nagdidisenyo ng isang lens, ang magnification chromatism ay mas mahirap itama kaysa sa position chromatism, kaya ang aberasyong ito ay maaaring maobserbahan sa isang degree o isa pa sa medyo maraming lens. Ito ay totoo lalo na para sa mga high magnification zoom lens, lalo na sa wide angle.
Gayunpaman, ang magnification chromatism ay hindi isang dahilan para sa pag-aalala ngayon, dahil madali itong maitama ng software. Nagagawa ng lahat ng mahuhusay na RAW converter na awtomatikong alisin ang chromatic aberration. Bilang karagdagan, parami nang parami ang mga digital camera na nilagyan ng aberration correction kapag nag-shoot sa JPEG na format. Nangangahulugan ito na maraming mga lente na itinuturing na pangkaraniwan sa nakaraan ay maaari na ngayong magbigay ng medyo disenteng kalidad ng imahe sa tulong ng mga digital na saklay.
Pangunahin at pangalawang chromatic aberrations
Ang mga chromatic aberration ay nahahati sa pangunahin at pangalawa.
Ang mga pangunahing chromatic aberration ay mga chromatism sa kanilang orihinal na hindi naitama na anyo, dahil sa iba't ibang antas ng repraksyon ng mga sinag ng iba't ibang kulay. Ang mga artifact ng mga pangunahing aberration ay may kulay sa matinding mga kulay ng spectrum - asul-lila at pula.
Kapag itinatama ang mga chromatic aberration, ang chromatic difference sa mga gilid ng spectrum ay inaalis, i.e. ang mga asul at pulang beam ay nagsisimulang tumuon sa isang punto, na, sa kasamaang-palad, ay maaaring hindi tumutugma sa pokus ng mga berdeng beam. Sa kasong ito, lumitaw ang isang pangalawang spectrum, dahil ang pagkakaiba-iba ng chromatic para sa gitna ng pangunahing spectrum (berdeng sinag) at para sa mga gilid nito na pinagsama (asul at pulang sinag) ay nananatiling hindi tinanggal. Ito ang mga pangalawang aberration, ang mga artifact na kung saan ay kulay berde at magenta.
Kung pinag-uusapan ang mga chromatic aberrations ng mga modernong achromatic lens, sa napakaraming mga kaso ang ibig nilang sabihin ay tiyak ang pangalawang magnification chromatism at ito lamang. Apochromats, i.e. ang mga lente na ganap na nag-aalis ng parehong pangunahin at pangalawang chromatic aberrations ay napakahirap gawin at malamang na hindi maging mass-produce.
Ang Spherochromatism ay ang tanging kapansin-pansing halimbawa ng chromatic difference sa mga geometric na aberration at lumilitaw bilang banayad na kulay ng mga lugar na wala sa pokus sa matinding kulay ng pangalawang spectrum.
Ang spherochromatism ay nangyayari dahil ang spherical aberration na tinalakay sa itaas ay bihirang itama nang pantay-pantay para sa mga sinag na may iba't ibang kulay. Bilang isang resulta, ang mga patch ng blur sa foreground ay maaaring magkaroon ng isang bahagyang purple na hangganan, at sa background - berde. Ang spherochromatism ay pinaka-katangian ng mga high-aperture na telephoto lens kapag kumukuha ng isang malawak na bukas na siwang.
Ano ang nararapat na alalahanin?
Hindi ito nagkakahalaga ng pag-aalala. Lahat ng kailangan mong alalahanin, ang iyong mga taga-disenyo ng lens ay malamang na naasikaso na.
Walang perpektong mga lente, dahil ang pagwawasto ng ilang mga aberration ay humahantong sa pagpapahusay ng iba, at ang taga-disenyo ng lens, bilang panuntunan, ay sumusubok na makahanap ng isang makatwirang kompromiso sa pagitan ng mga katangian nito. Ang mga modernong pag-zoom ay naglalaman na ng dalawampung elemento, at hindi mo dapat gawing kumplikado ang mga ito nang hindi nasusukat.
Ang lahat ng mga kriminal na aberasyon ay matagumpay na naitama ng mga developer, at ang mga natitira ay madaling pakisamahan. Kung ang iyong lens ay may anumang mga kahinaan (at karamihan sa mga lens ay mayroon), alamin kung paano ayusin ang mga ito sa iyong trabaho. Ang spherical aberration, coma, astigmatism at ang kanilang chromatic differences ay nababawasan kapag huminto ang lens (tingnan ang "Pagpili ng pinakamainam na siwang"). Ang distortion at magnification chromatism ay inaalis sa panahon ng pagpoproseso ng larawan. Ang kurbada ng field ng imahe ay nangangailangan ng dagdag na atensyon kapag tumututok, ngunit hindi rin nakamamatay.
Sa madaling salita, sa halip na sisihin ang kagamitan para sa mga di-kasakdalan, ang baguhang photographer ay dapat na simulan ang pagpapabuti ng kanyang sarili sa pamamagitan ng masusing pag-aaral ng kanyang mga tool at paggamit ng mga ito alinsunod sa kanilang mga merito at demerits.
Salamat sa iyong atensyon!
Vasily A.
mag-post ng scriptum
Kung ang artikulo ay naging kapaki-pakinabang at nagbibigay-kaalaman para sa iyo, maaari mong mabait na suportahan ang proyekto sa pamamagitan ng pag-aambag sa pag-unlad nito. Kung hindi mo nagustuhan ang artikulo, ngunit mayroon kang mga iniisip kung paano ito gagawing mas mahusay, ang iyong pagpuna ay tatanggapin nang walang gaanong pasasalamat.
Huwag kalimutan na ang artikulong ito ay napapailalim sa copyright. Ang muling pag-print at pagsipi ay pinahihintulutan kung mayroong wastong link sa orihinal na pinagmulan, at ang tekstong ginamit ay hindi dapat baluktot o baguhin sa anumang paraan.
Ang paglitaw ng error na ito ay maaaring masubaybayan sa tulong ng madaling ma-access na mga eksperimento. Kumuha tayo ng isang simpleng converging lens 1 (halimbawa, isang plano-convex lens) na may kasing laki ng diameter hangga't maaari at isang maliit na focal length. Ang isang maliit at sa parehong oras ay sapat na maliwanag na pinagmumulan ng liwanag ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagbabarena ng isang butas sa isang malaking screen 2 na may diameter na humigit-kumulang , at pag-aayos ng isang piraso ng nagyelo na salamin 3 sa harap nito, na iluminado ng isang malakas na lampara mula sa isang Maiksing distansya. Mas mainam pa na i-concentrate ang liwanag mula sa arc lamp sa frosted glass. Ang "luminous point" na ito ay dapat na matatagpuan sa pangunahing optical axis ng lens (Fig. 228, a).
kanin. 228. Eksperimental na pag-aaral ng spherical aberration: a) isang lens kung saan nahuhulog ang isang malawak na sinag ay nagbibigay ng malabong imahe; b) ang gitnang zone ng lens ay nagbibigay ng isang mahusay na matalim na imahe
Sa tulong ng tinukoy na lens, kung saan nahuhulog ang malalawak na light beam, hindi posible na makakuha ng matalim na imahe ng pinagmulan. Gaano man natin ilipat ang screen 4, medyo malabo ang larawan. Ngunit kung ang insidente ng mga beam sa lens ay limitado sa pamamagitan ng paglalagay ng isang piraso ng karton 5 sa harap nito na may isang maliit na butas sa tapat ng gitnang bahagi (Larawan 228, b), kung gayon ang imahe ay mapapabuti nang malaki: posible na makahanap ng ganoon. isang posisyon ng screen 4 na ang imahe ng pinagmulan dito ay magiging sapat na matalim. Ang obserbasyon na ito ay nasa mabuting pagsang-ayon sa kung ano ang alam natin tungkol sa imaheng nakuha sa isang lens na may makitid na paraxial beam (cf. §89).
kanin. 229. Screen na may mga butas para sa pag-aaral ng spherical aberration
Palitan natin ngayon ang karton ng isang gitnang butas na may isang piraso ng karton na may maliliit na butas na matatagpuan sa diameter ng lens (Larawan 229). Ang kurso ng mga sinag na dumadaan sa mga butas na ito ay maaaring masubaybayan kung ang hangin sa likod ng lens ay bahagyang pinausukan. Malalaman natin na ang mga sinag na dumadaan sa mga butas na matatagpuan sa iba't ibang distansya mula sa gitna ng lens ay nagsalubong sa iba't ibang mga punto: ang mas malayo mula sa axis ng lens ang sinag ay napupunta, mas ito ay na-refracted, at ang mas malapit sa lens ay ang punto. ng intersection nito sa axis.
Kaya, ipinapakita ng aming mga eksperimento na ang mga sinag na dumadaan sa mga indibidwal na zone ng lens na matatagpuan sa iba't ibang distansya mula sa axis ay nagbibigay ng mga larawan ng pinagmulan na nakahiga sa iba't ibang distansya mula sa lens. Sa isang partikular na posisyon ng screen, ang iba't ibang mga zone ng lens ay magbibigay dito: ang ilan ay mas matalas, ang iba ay mas malabong mga larawan ng pinagmulan, na magsasama sa isang maliwanag na bilog. Bilang resulta, ang isang malaking diameter na lens ay gumagawa ng isang imahe ng isang point source hindi bilang isang tuldok, ngunit bilang isang malabong liwanag na lugar.
Kaya, kapag gumagamit ng malalawak na light beam, hindi kami nakakakuha ng tuldok na imahe kahit na ang pinagmulan ay matatagpuan sa pangunahing axis. Ang error na ito sa mga optical system ay tinatawag na spherical aberration.
kanin. 230. Pagkakaroon ng spherical aberration. Ang mga sinag na umaalis sa lens sa iba't ibang taas sa itaas ng axis ay nagbibigay ng mga larawan ng isang punto sa iba't ibang mga punto
Para sa mga simpleng negatibong lente, dahil sa spherical aberration, ang focal length ng mga ray na dumadaan sa gitnang zone ng lens ay mas malaki rin kaysa sa mga ray na dumadaan sa peripheral zone. Sa madaling salita, ang isang parallel beam na dumadaan sa gitnang zone ng isang diverging lens ay nagiging mas divergent kaysa sa isang beam na dumadaan sa mga panlabas na zone. Sa pamamagitan ng pagpilit sa ilaw pagkatapos ng converging lens na dumaan sa diverging lens, pinapataas namin ang focal length. Ang pagtaas na ito, gayunpaman, ay hindi gaanong makabuluhan para sa mga gitnang sinag kaysa sa mga peripheral ray (Larawan 231).
kanin. 231. Spherical aberration: a) sa isang converging lens; b) sa isang diverging lens
Kaya, ang mas mahabang focal length ng converging lens na tumutugma sa mga central beam ay tataas sa mas maliit na lawak kaysa sa mas maikling focal length ng peripheral beam. Samakatuwid, ang diverging lens, dahil sa spherical aberration nito, ay katumbas ng pagkakaiba sa focal length ng central at peripheral rays dahil sa spherical aberration ng converging lens. Sa pamamagitan ng wastong pagkalkula ng kumbinasyon ng mga converging at diverging lens, maaari nating makamit ang pagkakahanay na ito nang lubos na ang spherical aberration ng sistema ng dalawang lens ay halos mababawasan sa zero (Fig. 232). Karaniwan ang parehong mga simpleng lente ay nakadikit (Larawan 233).
kanin. 232 Pagwawasto ng Spherical Aberration sa pamamagitan ng Pagsasama-sama ng Converging at Diffusing Lens
kanin. 233. Bonded astronomical lens itinama para sa spherical aberration
Ito ay makikita mula sa kung ano ang sinabi na ang pag-aalis ng spherical aberration ay isinasagawa sa pamamagitan ng isang kumbinasyon ng dalawang bahagi ng sistema na ang spherical aberrations kapwa compensated sa isa't isa. Ganoon din ang ginagawa namin kapag itinatama ang iba pang mga pagkukulang ng system.
Ang mga astronomical lens ay maaaring magsilbi bilang isang halimbawa ng isang optical system na may spherical aberration na inalis. Kung ang bituin ay matatagpuan sa axis ng lens, kung gayon ang imahe nito ay halos hindi nabaluktot ng aberration, bagaman ang diameter ng lens ay maaaring umabot ng ilang sampu-sampung sentimetro.