АБЕРРАЦИИ ЗЕЙДЕЛЯ

Аберрации Зайделя — пять основных типов монохроматических аберраций геометрических центрированных оптических систем (линз или зеркал).

Описаны 1857 году в работе немецкого математика и астронома Филиппа Людвига фон Зейделя.

К аберрациям Зайделя относятся:

1. Сферическая аберрация.

Сферическая аберрация.

Сферическая аберрация.

Параллельные световые лучи, проходящие через край линзы, сходятся в фокусе ближе к линзе, чем световые лучи, проходящие через центр линзы. Величина сдвига фокуса вдоль оптической оси именуется продольной сферической аберрацией. Степень сферической аберрации имеет тенденцию увеличиваться в объективах с большой апертурой. При сферической аберрации световые лучи, проходящие поблизости оптической оси, сформировывают резкое изображение точки, а периферийные лучи приводит к образованию блика (ореола), радиус которого именуется поперечной сферической аберрацией. В результате этого сферическая аберрация влияет на всю площадь изображения, от центра до его краев, и получается мягкое низко-контрастное изображение, которое кажется как будто покрытым тонкой вуалью. Сферическая аберрация свойственна всем объективам состоящим только из сферических линз. Хотя сферическую аберрацию в объективах можно скорректировать путем сочетания двух линз — одной выпуклой и одной вогнутой — на основе световых лучей с определенной высотой падения (расстоянием от оптической оси), есть предел степени коррекции с использованием сферических линз, поэтому какая-то доля аберрации сохраняется всегда.  Эту остаточную аберрацию в определенной степени корректируют путем диафрагмирования объектива, чтобы сократить поток периферийного света. При объективе с большой апертурой при полной апертуре единственный эффективный способ существенно компенсировать сферическую аберрацию состоит в том, чтобы использовать асферическую линзу.

2. Кома (коматическая аберрация).

Кома (коматическая аберрация).

Кома (коматическая аберрация).

Явление, видимое на периферии изображения, которое создается объективом, скорректированным на сферическую аберрацию, и вызывает сведение световых лучей, поступающих на край объектива под каким-то углом, в форме кометы, а не в форме желаемой точки. Комета нацелена радиально, ее хвост быть может ориентирован к центру либо от центра изображения. Возникает при смещении точки объекта с оптической оси. Смазывание поблизости краев изображения в итоге данной аберрации именуется пятном комы. Кома усиливается с повышением угла, под которым основной луч заходит в объектив, и приводит к уменьшению контрастности поблизости краев изображения и называется коматической засветкой. Кома, которая может иметь место даже в объективах, точно воспроизводящих точку как точку на оптической оси, вызывается разницей преломления между световыми лучами из точки, расположенной вне оптической оси, и проходящими через края объектива, и главным световым лучом от той же точки, проходящим через центр объектива. Кома увеличивается по мере увеличения угла главного луча и ведет к снижению контрастности по краям изображения. До некой степени можно ослабить действие комы методом уменьшения диафрагмы объектива. Ликвидация как сферической аберрации, так и комы для объекта, расположенного на определенном съемочном расстоянии, называется апланатизмом, а объектив, скорректированный таким образом, называется апланатом.

3. Астигматизм.

Астигматизм.

Астигматизм.

Аберрация, при которой точка объекта, не лежащая на оптической оси, воспроизводится на изображении не в виде точки, а в виде эллипса либо полосы. Астигматизм возникает при значимом смещении точки объекта с оптической оси. Это явление можно наблюдать по краям изображения, если слегка сместить фокус объектива в положение, в котором точка объекта резко изображена как линия, ориентированная в радиальном направлении от центра изображения, и опять сместить фокус в другое положение, в котором точка объекта резко изображена в виде линии, ориентированной в направлении концентрического круга. (Расстояние между этими двумя положениями фокуса называется астигматической разницей.)

4. Кривизна поля изображения.

Кривизна поля изображения.

Кривизна поля изображения.

Явление кривизны поля изображения заключается в том, что при фокусировке на плоскую поверхность, параллельную фокальной плоскости, её изображение не является плоским, а искривлено в виде внутренней поверхности чаши. Когда центр изображения находится в фокусе, его края находятся не в фокусе, а когда края в фокусе, центр бывает не в фокусе. На степень кривизны поля изображения в большой мере влияет метод, используемый для корректировки астигматизма. Поскольку плоскость изображения попадает между сагиттальной и меридиональной плоскостями изображения, хорошая коррекция астигматизма обеспечивает небольшое искривление поля изображения. Поскольку искривление поля нельзя уменьшить путем диафрагмирования объектива, конструкторы объективов уменьшают его в максимально возможной степени, прибегая к таким различным методам, как изменение форм отдельных элементов объектива, сборка объектива и изменение позиции апертуры.

5. Дисторсия (искажение).

Дисторсия (искажение).

Дисторсия (искажение).

Это такой тип аберрации, который ведет к тому, что прямые линии становятся кривыми (искаженными) на изображении. Искажение, растягивающее (+) форму по диагонали, называется подушкообразной (положительной) дисторсией, а то, которое сжимает (-) форму по диагонали, называется бочкообразной (отрицательной) дисторсией. Одно из требований к идеальному объективу состоит в том, что «изображение объекта, образуемое объективом, должно иметь ту же форму, что и сам объект». В редких случаях со сверхширокоугольным объективом эти два типа искажения могут сосуществовать, в результате чего образуется форма одновременно растянутая и сжатая. Искажение невелико в объективах, которым придана симметрическая форма по обеим сторонам апертурной диафрагмы, но может возникать в объективах с асимметричными конфигурациями. Объективы с переменным фокусным расстоянием имеют тенденцию создавать бочкообразную дисторсию при широкоугольной позиции и подушкообразную — при телефото позиции (из-за небольших изменений характеристик искажения в момент изменения фокусного расстояния). Однако в объективах с переменным фокусным расстоянием, включающим одну или несколько асферических линз, это искажение хорошо корректируется благодаря компенсирующему эффекту асферических линз. Поскольку этот тип аберрации вызван отклонениями от нормы главных световых лучей, проходящих через центр объектива, ее последствия нельзя уменьшить диафрагмированием объектива.

В 1865-1866 годах на основе теории Зейделя Адольфом Гуго Штейнгейлем был рассчитан и построен портретный объектив — апланат, ставший основным типом объектива, использовавшегося фотографами в конце XIX и начале ХХ века.

Остаточная аберрация.

Даже при современных технологиях невозможно полностью удалить все аберрации, что означает, что все объективы имеют по крайней мере минимальную аберрацию. Она называется остаточной аберрацией. Тип остаточной аберрации в объективе в целом определяет характеристики изображения, создаваемого объективом, такие, как резкость и эффект нерезкости.

Print Friendly

Коментарии (0)

› Комментов пока нет.

Добавить комментарий

Pingbacks (0)

› No pingbacks yet.