Аберрации объектива

Аберрация (от лат. аberration – отклонение) погрешности и дефекты изображения вызывающие различие между идеальным и фактическим изображениями объекта формируемого реальной оптической системой. Аберрации вызваны несовершенством преломляющих и отражающих поверхностей реальных оптических систем.

При конструировании объективов конечной целью является минимизация аберраций, т.е. получение изображения, максимально приближенного к идеальному. Однако даже выполнение сложных вычислений и компьютерного моделирования, при конструировании современных объективов не позволяет полностью устранить все виды аберрации. Поэтому все существующие объективы характеризуются некоторой степенью остаточной аберрации. Тип остаточной аберрации объектива является основным фактором, определяющим характеристики изображений, в частности, резкость и эффект размытости («боке» – данный термин происходит из японского языка и означает «размытость», применяющееся для описания качеств областей изображения, находящихся вне области фокусировки).

Изображение, сформированное идеальным фотографическим объективом, обладало бы следующими характеристиками:

1. Образом точки была бы точка.

2. Образом плоскости, параллельной фокальной плоскости, была бы плоскость.

3. Сформированное изображение имело бы в точности ту же форму, что и объект съемки.

4. Сформированное изображение, имело бы точную цветопередачу.

Явление аберрации подразделяется на два обширных класса: хроматическая аберрация (аберрации, наблюдаемые в непрерывном спектре) и монохроматическая аберрация (аберрации наблюдаемые для конкретных длин волн). В реальных оптических системах обычно наблюдаются комбинации всех аберраций.

Хроматическая аберрация. При прохождении через призму белого света, наблюдается непрерывный спектр радуги. Это явление обусловлено тем, что показатель преломления призмы зависит от длины волны (короткие волны преломляются сильнее, чем длинные). Это явление возникает также в фотографических объективах и поскольку оно связано с различием длин волн, его называют хроматической аберрацией. Существует два типа хроматической аберрации: осевая хроматическая аберрация (продольная хроматическая аберрация, так как она характеризуется продольной ориентацией относительно оптической оси), при которой положение фокуса на оптической оси зависит от длины волны, и хроматическая разность увеличения (поперечная хроматическая аберрация – характеризуется поперечной ориентацией относительно оптической оси), при которой увеличение изображения в периферийной области зависит от длины волны (рис. 28). На фотографиях осевая хроматическая аберрация проявляется в виде размытия цветов и цветных бликов, а хроматическая разность увеличения – в виде цветной окантовки (цветные контуры на объектах). С увеличением фокусного расстояния объектива действие хроматической аберрации усиливается.

Рис. 28. Хроматические аберрации

Монохроматическая аберрация. В 1856 г. немецкий математик Д. Зейдель (D. Seidel), проанализировав аберрацию монохроматического света (одной длины волны) в объективе, обнаружил пять видов аберрации. Эти виды аберрации, описание которых приведено ниже, известны как пять видов аберрации Зейделя: сферическая аберрация, кома, астигматизм, кривизна поля и дисторсия.

Дата добавления: 2014-01-03