Дисторсия изображений

Искривление плоскости изображения

Изображение сетки (рис. 12.4) позволяет наблюдать одновременно с потерей стигматичности еще одну особенность, связанную с наклонными пучками. При определенном положении экрана резкость разных колец (или резкость радиусов вдоль своей длины) бывает различной. Перемещая экран, мы можем улучшить изображение одних участков, ухудшая при этом изображение других. Следовательно, изображение плоской сетки представляет собой не плоскость, перпендикулярную оптической оси, а изогнутую поверхность, причем степень изгиба для меридиональных и сагиттальных пучков различна.

Астигматизм системы исправляется путем специального подбора конструктивных элементов системы, т.е. радиусов поверхностей, показателей преломления и расстояний между поверхностями. Одновременно с исправлением астигматизма обычно стремятся устранить и искривление плоскости изображения, что особенно важно для фотографии, где требуется получение резкого изображения на плоской светочувствительной поверхности. Хорошие фотографические объективы – анастигматы – имеют значительное поле зрения (>50º) и дают резкое плоское изображение.

Если лучи от предмета составляют большие углы с оптической осью системы, то изображение, даваемое даже узкими пучками лучей, обнаруживает еще один вид искажений. Оно обусловлено тем, что поперечное увеличение такой системы зависит от угла между осями пучка и системы и, следовательно, меняется от центра изображения к периферии. Этот вид аберрации носит название дисторсии (от лат. distorsio – искривление) и ведет к тому, что изображение оказывается не подобным предмету.

Типичные виды дисторсии (объект имеет вид сетки с квадратными ячейками) приведены на рис. 12.5: если с увеличением расстояния от оптической оси увеличение растет, то изображение становиться подушкообразным (рис. 12.5, б) если уменьшается – то, бочкообразным (рис.12.5, в).

а

б

в

Рис. 12.5. Дисторсия изображения

Дисторсия обычно не очень мешает при наблюдении объектов, но становится крайне нежелательной, если при помощи оптической системы проводятся съемки, предназначенные для промеров (например, в геодезии). Поэтому объективы для таких работ очень тщательно исправляются на дисторсию.

В заключение обсуждения геометрических аберраций отметим, что классификация аберраций может быть сделана на основе анализа так называемой каустической поверхности или каустики (от греч. kaustikós – жгучий, палящий). Каустическая поверхность является огибающей семейства световых лучей, испущенных световой точкой и прошедших через оптическую систему (рис. 12.6). Сечение каустической поверхности любой плоскостью, проходящей через луч, называется каустической кривой.

Рис. 12.6. Сечение каустической поверхности

Если пучок при прохождении через оптическую систему сохранил гомоцентричность, то каустика вырождается в точку, представляющую вершину гомоцентрического пучка. Нарушение гомоцентричности означает большее или меньшее искажение каустической поверхности по сравнению с этим простейшим вырожденным случаем.

При различных аберрациях понижается симметрия каустической поверхности. Так, при сферической аберрации каустика приобретает вид поверхности, обладающей осью симметрии, но не имеющей центра симметрии (на рис.12.6 изображен именно этот случай – осью симметрии каустики является оптическая ось системы). Аберрация астигматизма соответствует дальнейшему понижению симметрии каустики, которая не имеет больше оси симметрии, а обладает лишь двумя взаимно перпендикулярными плоскостями симметрии. Аберрация комы означает, что каустическая поверхность обладает лишь одной плоскостью симметрии, проходящей через светящуюся точку и оптическую ось.

Дата добавления: 2015-06-04