Что такое аберрации: Недопустимое название — Викисловарь

Содержание

АБЕРРАЦИИ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ • Большая российская энциклопедия

АБЕРРА́ЦИИ ОПТИ́ЧЕСКИХ СИСТЕ́М (от лат. aberratio – ук­ло­не­ние), ис­ка­же­ния изо­бра­же­ний, соз­да­вае­мых оп­тич. сис­те­ма­ми. Про­яв­ля­ют­ся в том, что оп­тич. изо­бра­же­ния не впол­не от­чёт­ли­вы, неточ­но со­от­вет­ст­ву­ют объ­ек­там или ока­зы­ва­ют­ся ок­ра­шен­ны­ми. Су­ще­ст­ву­ет неск. ви­дов абер­ра­ций. Наи­бо­лее рас­про­стра­нён­ны­ми яв­ля­ют­ся хро­ма­ти­че­ская абер­ра­ция и сле­дую­щие гео­мет­рич. абер­ра­ции: сфе­ри­че­ская, ас­тиг­ма­тизм, ко­ма, дис­тор­сия, кри­виз­на по­ля изо­бра­же­ния.

Сфе­ри­че­ская абер­ра­ция за­клю­ча­ет­ся в том, что све­то­вые лу­чи, ис­пу­щен­ные од­ной точ­кой объ­ек­та и про­шед­шие од­ни из них вбли­зи оп­тич. оси, а дру­гие че­рез от­да­лён­ные от оси час­ти сис­те­мы, не со­би­ра­ют­ся в од­ной точ­ке. Вслед­ст­вие это­го изо­бра­же­ние, соз­да­вае­мое па­рал­лель­ным пуч­ком лу­чей на пер­пен­дику­ляр­ном оси эк­ра­не, име­ет вид не точ­ки, а круж­кá с яр­ким ядром и ос­ла­бе­ваю­щим по яр­ко­сти оре­о­лом (т. н. кру­жок рас­сея­ния). Спе­ци­аль­ным под­бо­ром линз (со­би­раю­щих и рас­сеи­ваю­щих) сфе­рич. абер­ра­цию мож­но поч­ти пол­но­стью уст­ра­нить.

Рис. 1. Световой пучок, прошедший через оптическую систему, обладающую астигматизмом. Внизу показаны сечения пучка плоскостями, перпендикулярными оптической оси системы.

Ас­тиг­ма­тизм про­яв­ля­ет­ся в том, что изо­бра­же­ние точ­ки, не ле­жа­щей на глав­ной оп­тич. оси, пред­став­ля­ет со­бой не точ­ку, а две вза­им­но пер­пен­ди­ку­ляр­ные ли­нии, рас­по­ло­жен­ные в раз­ных плос­ко­стях на не­ко­то­ром рас­стоя­нии друг от дру­га. Изо­бра­же­ния точ­ки в про­ме­жу­точ­ных ме­ж­ду эти­ми плос­ко­стя­ми се­че­ни­ях име­ют вид эл­лип­сов (рис. 1). Ас­тиг­ма­тизм обу­слов­лен не­оди­на­ко­во­стью кри­виз­ны оп­тич. по­верх­но­сти в раз­ных плос­ко­стях се­че­ния па­даю­ще­го на неё све­то­во­го пуч­ка и воз­ни­ка­ет ли­бо вслед­ст­вие асим­мет­рии оп­тич. сис­те­мы (напр., в ци­лин­д­рич. лин­зах), ли­бо в обыч­ных сфе­рич. лин­зах при па­де­нии све­то­во­го пуч­ка под боль­шим уг­лом к оси. Ас­тигма­тизм ис­прав­ля­ют та­ким под­бо­ром линз, что­бы од­на ком­пен­си­ро­ва­ла ас­тиг­ма­тизм дру­гой. Ас­тиг­ма­тиз­мом мо­жет об­ла­дать че­ло­ве­че­ский глаз (см. Асти­гма­тизм гла­за).

При на­клон­ном па­де­нии лу­чей на оп­тич. си­сте­му в ре­зуль­та­те на­ру­ше­ния сим­мет­рии пуч­ка воз­ни­ка­ет ещё од­на абер­ра­ция – ко­ма, при ко­то­рой изо­бра­же­ние точ­ки име­ет вид не­сим­мет­рич­но­го пят­на рас­се­я­ния. Её раз­ме­ры про­пор­ци­о­наль­ны квад­ра­ту уг­ло­вой апер­ту­ры оп­тич. си­сте­мы и уг­ло­во­му уда­ле­нию точ­ки-объ­е­кта от оп­тич. оси. Ко­ма ве­ли­ка в те­ле­ско­пах с па­ра­бо­лич. зер­ка­ла­ми. Ис­прав­ля­ют ко­му под­бо­ром линз.

Рис. 2. Дисторсия.

Для дис­тор­сии ха­рак­тер­но на­ру­ше­ние гео­мет­рич. по­до­бия ме­ж­ду объ­ек­том и его изо­бра­же­ни­ем. Дис­тор­сия обус­лов­ле­на не­оди­на­ко­вым ли­ней­ным уве­ли­че­ни­ем оп­тич. сис­те­мы на раз­ных уча­ст­ках изо­бра­же­ния. При­мер ис­ка­же­ний, ко­то­рые да­ёт сис­те­ма, об­ла­даю­щая дис­тор­си­ей, при­ве­дён на рис. 2. Сле­ва от цен­траль­но­го квад­ра­та по­ка­за­но его изо­бра­же­ние, ис­ка­жён­ное за счёт по­душ­ко­об­раз­ной (по­ло­жи­тель­ной) дис­тор­сии, спра­ва – ис­ка­жён­ное за счёт боч­ко­об­раз­ной (от­ри­ца­тель­ной) дис­тор­сии. Дис­тор­сия ус­тра­ня­ет­ся под­бо­ром линз.

Кри­виз­на по­ля – абер­ра­ция осе­сим­мет­рич­ной оп­тич. сис­те­мы, она за­клю­ча­ет­ся в том, что изо­бра­же­ние плос­ко­го пред­ме­та по­лу­ча­ет­ся пло­ским не в плос­ко­сти, как долж­но быть в иде­аль­ной сис­те­ме, а на ис­крив­лён­ной по­верх­но­сти. В слож­ных оп­тич. сис­те­мах кри­виз­ну по­ля ис­прав­ля­ют, со­че­тая лин­зы с по­верх­но­стя­ми раз­ной кри­виз­ны.

Оп­тич. сис­те­мы мо­гут об­ла­дать од­но­вре­мен­но неск. абер­ра­ция­ми, уст­ра­нить их все сра­зу – очень слож­ная за­да­ча. Обыч­но абер­ра­ции уст­ра­ня­ют час­тич­но в за­ви­си­мо­сти от на­зна­че­ния оп­тич. сис­те­мы. В не­ко­то­рых слу­ча­ях ис­поль­зу­ют ме­то­ды адап­тив­ной оп­ти­ки.

Хро­ма­тич. абер­ра­ция свя­за­на с за­ви­си­мо­стью по­ка­за­те­ля пре­лом­ле­ния сред от дли­ны вол­ны све­та.

Не­со­вер­шен­ст­ва изо­бра­же­ний, фор­ми­руе­мых оп­тич. сис­те­мой, воз­ни­ка­ют так­же в ре­зуль­та­те ди­фрак­ции све­та на оп­ра­вах линз, диа­фраг­мах и т. п. Та­кие абер­ра­ции прин­ци­пи­аль­но не­уст­ра­ни­мы, хо­тя и мо­гут быть умень­ше­ны. Но они обыч­но не так силь­но влия­ют на изо­бра­же­ние, как гео­мет­ри­че­ские и хро­ма­ти­че­ские.

Слово АБЕРРАЦИЯ — Что такое АБЕРРАЦИЯ?

Слово состоит из 9 букв:

первая а,

вторая б,

третья е,

четвёртая р,

пятая р,

шестая а,

седьмая ц,

восьмая и,

последняя я,

Слово аберрация английскими буквами(транслитом) — aberratsiya

Значения слова аберрация. Что такое аберрация?

Аберрация

Аберрация (от лат. aberratio — уклонение) — явление, происходящее в глазе. Заключается в том, что световые лучи света, после прохождения через хрусталик пересекаются не в одной точке и дают расплывчатое изображение.

Психологический словарь. — 2000

Аберрация — явление, заключающееся в том, что световые лучи света, после прохождения через хрусталик пересекаются не в одной точке и дают расплывчатое изображение.

Карманов А. Психологический словарь

АБЕРРАЦИЯ (от лат. aberratio — уклонение) — явление, заключающееся в том, что световые лучи, испускаемые точечным источником света, после прохождения через линзу не пересекаются в одной точке, а дают расплывчатое изображение.

Психология труда. — 2005

Аберра́ция в энтомологии (лат. aberratio «уклонение, удаление, отвлечение», от лат. aberrare (лат. ab- «от» + лат. errare «блуждать, заблуждаться») — «удаляться, отклоняться»)…

ru.wikipedia.org

Аберрация — (лат.aberrare — отклоняться) — отклонение от нормы в строении или в функции, в частности, структур наследственности. Например, хромосомная аберрация.

Жмуров В.А. Большой толковый словарь терминов по психиатрии

АБЕРРАЦИЯ [от лат. aberration — уклонение; aberrare — отклоняться, заблуждаться] — отклонение, искажение. Различают (в биологии) см. Абберации морфологические, Абберации физиологические, Абберации хромосомные…

Дудьев В.П. Психомоторика. — 2008

Аберрация света

Аберра́ция све́та (лат. aberratio, от ab от и errare блуждать, уклоняться) — изменение направления распространения света (излучения) при переходе из одной системы отсчёта к другой.

ru.wikipedia.org

Аберрация света — изменение направления распространения света (излучения) при переходе от одной системы отсчёта к другой. Пусть система отсчёта К’ движется со скоростью v относительно системы отсчёта К.

Астрономический глоссарий «Астронет»

Аберрация света состоит в том, что мы, наблюдая звезду, видим последнюю не в том месте, где она находится, вследствие движения Земли вокруг Солнца и времени, необходимого для распространения света.

Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. — 1890-1907

Аберрация, хроматическая

Аберрация, хроматическая. Размытие и окрашенность краев у изображений в линзовых телескопах и камерах, возникающее из-за разной степени преломления лучей различного цвета.

Астрономический глоссарий «Астронет»

Аберрация хроматическая Размытие и окрашенность краев у изображений в линзовых телескопах и камерах, возникающее из-за разной степени преломления лучей различного цвета

Астрономический глоссарий

Аберрации оптических систем

Аберра́ция оптической системы — ошибка или погрешность изображения в оптической системе, вызываемая отклонением луча от того направления, по которому он должен был бы идти в идеальной оптической системе.

ru.wikipedia.org

АБЕРРАЦИИ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ (от лат. aberratio — уклонение), искажения, погрешности изображений, формируемых оптич. системами. А. о. С, проявляются в том, что оптич. изображения не вполне отчётливы…

Физическая энциклопедия. — 1988

Аберрации оптических систем. (от лат. aberratio — уклонение, удаление). Искажения изображений, даваемых реальными оптическими системами, заключающиеся в том, что оптические изображения неточно соответствуют предмету…

Астрономический глоссарий «Астронет»

Сферическая аберрация

Сфери́ческая аберра́ция — аберрация оптических систем; нарушение гомоцентричности пучков лучей от точечного источника, прошедших через оптическую систему без нарушения симметрии строения этих пучков (в отличие от комы и астигматизма).

ru.wikipedia.org

СФЕРИЧЕСКАЯ АБЕРРАЦИЯ одна из осн. аберраций оптических систем; проявляется в несовпадении гл. фокусов для лучей света, прошедших через осесимметрич. оптич. систему (линзу, объектив и т. д.) на разных расстояниях от оптической оси системы (рис.).

Физическая энциклопедия. — 1988

Сферическая аберрация, один из типов аберраций оптических систем; проявляется в несовпадении фокусов для лучей света, проходящих через осе-симметрическую оптическую систему (линзу, объектив)…

БСЭ. — 1969—1978

Хроматическая аберрация

Хромати́ческая аберра́ция — паразитная дисперсия света, проходящего через оптическую систему (фотографический объектив, бинокль, микроскоп, телескоп и т. д.). При этом белый свет разлагается на составляющие его цветные лучи…

ru.wikipedia.org

ХРОМАТИЧЕСКАЯ АБЕРРАЦИЯ (от греч. chroma — цвет) — одна из осн. аберраций оптич. систем, обусловленная зависимостью показателя преломления прозрачных сред от длины волны света (см. Дисперсия света).X. а. проявляется в оптич. системах…

Физическая энциклопедия. — 1988

Хроматическая аберрация, одна из основных аберраций оптических систем, обусловленная зависимостью преломления показателя (ПП) прозрачных сред от длины волны света (см. Дисперсия света).

БСЭ. — 1969—1978

Астрономическая аберрация

Астрономическая аберрация — изменение видимого положения светила на небесной сфере, обусловленное конечным значением скорости света и движением наблюдателя вместе с Землей в космическом пространстве.

glossary.ru

Астрономическая аберрация — изменение видимого положения светила на небесной сфере, обусловленное конечным значением скорости света и движением наблюдателя вместе с Землей в космическом пространстве.

Астрономический словарь. — 2001

Русский язык

Аберра́ция, -и.

Орфографический словарь. — 2004


  1. аберация
  2. абердин
  3. аберрационный
  4. аберрация
  5. абзацев
  6. абзацем
  7. абзацный

Аберрации оптических систем — Физическая энциклопедия

Определение

АБЕРРАЦИИ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ (от
лат. aberratio — уклонение, удаление) — искажения изображений, даваемых реальными
оптическими системами, заключающиеся в том, что оптические изображения неточно соответствуют
предмету, оказываются размыты (монохроматическая геометрическая аберрация оптической системы) или окрашены (хроматическая
аберрация оптической системы). В большинстве случаев аберрации обоих типов проявляются одновременно.

В приосевой, так называемой параксиальной, области
(см. Параксиальный пучок лучей) оптическая система близка к идеальной, т.
е. точка изображается точкой, прямая линия — прямой и плоскость — плоскостью.
Но при конечной ширине пучков и конечном удалении точки-источника от оптической
оси нарушаются правила параксиальной оптики: лучи, испускаемые точкой предмета,
пересекаются не в одной точке плоскости изображений, а
образуют кружок рассеяния, т. е. изображение искажается — возникают аберрации.

Геометрические аберрации

Геометрические аберрации оптических систем характеризуют несовершенство
оптических систем в монохроматичном свете. Происхождение аберраций оптических систем можно понять, рассмотрев
прохождение лучей через центрированную оптическую систему L (рис. 1).
— плоскость предмета,
— плоскость изображений,
и — соответственно
плоскости входного и выходного зрачков.

В идеальной оптической системе все лучи,
испускаемые какой-либо точкой предмета, находящейся в меридиональной
плоскости на расстоянии от оси, пройдя через систему, собрались
бы снова в одну точку
. В реальной оптической системе эти лучи пересекают плоскость изображения
в разных точках. При этом координаты
точки В пересечения луча с плоскостью изображения зависят от направления
луча и определяются координатами точки А пересечения
с плоскостью входного зрачка. Отрезок
характеризует несовершенство изображения, даваемого данной оптической системой.
Проекции этого отрезка на оси координат равны
и и характеризуют
поперечную аберрацию. В заданной оптической системе
и являются функциями
координат падающего луча :
и . Считая координаты
малыми, можно разложить эти функции в ряды по ,
и .

Линейные члены этих разложений соответствуют параксиальной оптике, следовательно коэффициенты при них должны быть равными нулю;
чётные степени не войдут в разложение ввиду симметричности оптической системы; таким образом остаются нечётные степени, начиная с третьей;
аберрации 5-го порядка (и выше) обычно не рассматривают, поэтому первичные аберрации оптической системы называют аберрациями 3-го порядка.
После упрощений получаются следующие формулы.

(*)

Коэффициенты зависят от характеристик оптической системы (радиусов кривизны, расстояний между оптическими поверхностями, показателей преломления).
Обычно классификацию аберраций оптических систем проводят, рассматривая каждое слагаемое в отдельности, полагая другие коэффициенты равными нулю.
При этом для наглядности представления об аберрации рассматривают семейство лучей, исходящих из точки-объекта и пересекающих плоскость входного зрачка по окружности радиуса
р с центром на оси. Ей соответствует определённая кривая в плоскости изображений, а семейству концентрических окружностей в плоскости входного зрачка радиусов
и так далее соответствует семейство кривых в плоскости изображений.
По расположению этих кривых можно судить о распределении освещённости в пятне рассеяния, вызываемом аберрацией.

Сферическая аберрация соответствует
случаю, когда , а
все другие коэффициенты равны нулю. Из выражения (*) следует, что эта аберрация не зависит
от положения точки С в плоскости объекта, а зависит только от координаты
точки А в плоскости входного зрачка, а именно, пропорциональна .
Распределение освещённости в пятне
рассеяния таково, что в центре получается острый максимум при быстром уменьшении
освещённости к краю пятна. Сферическая аберрация — единственная геометрическая аберрация, остающаяся
и в том случае, если точка-объект находится на главной оптической оси системы.

Кома определяется выражениями при коэффициенте В. Равномерно нанесённым на входном зрачке окружностям соответствуют в плоскости
изображения семейства окружностей (рис. 2) с радиусами, увеличивающимися как
, центры к-рых удаляются
от параксиального изображения также пропорционально
Огибающей этих окружностей (каустикой) являются две прямые, составляющие
угол 60°. Изображение точки при наличии комы имеет вид несимметричного пятна,
освещённость которого максимальна у вершины фигуры рассеяния и вблизи каустики.
Кома отсутствует на оси центрированных оптических систем.

Астигматизм и кривизна поля соответствуют
случаю, когда не равны нулю коэффициенты С и D. Из выражения (*) следует,
что эти аберрации пропорциональны квадрату удаления точки-объекта от оси и первой
степени радиуса отверстия. Астигматизм обусловлен неодинаковой кривизной оптической
поверхности в разных плоскостях сечения и проявляется в том, что волновой фронт
деформируется при прохождении оптической системы, и фокус светового пучка в разных
сечениях оказывается в разных точках. Фигура рассеяния представляет собой семейство
эллипсов с равномерным распределением освещённости. Существуют две плоскости
— меридиональная и перпендикулярная ей сагиттальная, в которых эллипсы превращаются
в прямые отрезки. Центры кривизны в обоих сечениях называются фокусами, а расстояние
между ними является мерой астигматизма.

Пучок параллельных лучей, падающих на
оптическую систему под углом
(рис. 3), в меридиональном сечении имеет фокус в точке m, а в сагиттальном
— в точке s. С изменением угла
положения фокусов m и s меняются, причём геометрические места этих точек представляют
собой поверхность вращения MOM и SOS вокруг главной оси системы. На
поверхности КОК, находящейся на равных расстояниях от MOM и SOS
, искажение наименьшее, поэтому поверхность КОК называется поверхностью наилучшей
фокусировки. Отклонение этой поверхности от плоскости представляет собой аберрацию,
называемую кривизной поля. В оптической системе может отсутствовать астигматизм (например,
если MOM и SOS совпадают), но кривизна поля остаётся: изображение
будет резким на поверхности КОК, а в фокальной плоскости FF изображение
точки будет иметь вид кружка.

Дисторсия проявляется в случае, если ; как видно из формул (*), она может быть в меридиональной плоскости:
. Дисторсия не зависит от координат точки пересечения луча с плоскостью входного зрачка
(поэтому каждая точка изображается точкой), но зависит от расстояния точки до оптической оси ,
поэтому изображение искажается, нарушается закон подобия. Например, изображение квадрата имеет вид подушкообразной и бочкообразной фигур (рис. 4)
соответственно в случае Е>0 и Е<0.

Труднее всего устранить сферическую аберрацию
и кому. Уменьшая диафрагму, можно было бы практически полностью
устранить обе эти аберрации, однако уменьшение диафрагмы уменьшает яркость изображения
и увеличивает дифракционные ошибки.

Подбором линз устраняют дисторсию,
астигматизм и кривизну поля изображения.

Хроматические аберрации

Хроматические аберрации. Излучение обычных источников света обладает сложным спектральным составом, что приводит к возникновению хроматических аберраций.
В отличие от геометрических, хроматические аберрации возникают и в параксиальной области. Дисперсия света порождает два вида хроматических аберраций:
хроматизм положения фокусов и хроматизм увеличения. Первая характеризуется смещением плоскости изображения для разных длин волн,
вторая — изменением поперечного увеличения. Подробнее см. Хроматическая аберрация.

Литература

Слюсарев Г. Г., Методы расчета оптических систем, 2 изд., Л., 1969;
Сивухин Д. В., Общий курс физики, [т. 4] — Оптика, 2 изд., М., 1985;

Теория оптических систем, 2 изд., М., 1981.

Г. Г. Слюсарев.

   
  Предметный указатель 
    >>   

Что такое аберрация? | [ПРО]ФОТО

Аберрация это искажение изображения, связаное с неидеальностью оптической схемы. Есть множество типов аберраций — дисторсия, дифракционная, хроматические, кома, ну и другие.

Аберрация (от латинского aberratio — отклонение) искажения, погрешности изображения, формируемого оптической системой. Вызваны несовершенством преломляющих и отражающих поверхностей реальных оптических систем, их неидеальностью. Проявляются в нечёткости изображения, его окрашенности, нарушении геометрического подобия между объектом и его изображением.

Существует пять монохроматических аберраций низшего (третьего) порядка, исследованных в середине XIX века году немецким математиком Д. Зейдлем (D. Seidel): сферическая аберрация, кома, астигматизм, кривизна изображения и дисторсия. В реальных системах монохроматические аберрации по-отдельности практически не встречаются, обычно наблюдаются комбинации всех аберраций, кроме того, на общую картину налагаются аберрации высших порядков. При прохождении через систему белого светового пучка, состоящего из лучей различных длин волн, явление осложняется дисперсией лучей, т.е. зависимостью показателя преломления среды от длины проходящей волны.

Эти явления обуславливают появление двух типов хроматических аберраций: хроматической аберрации положения и хроматической аберрации увеличения. Помимо перечисленных, выделяют термооптические, барические и другие типы аберраций.

При разработке объективов некоторые типы аберраций устраняются еще на этапе проектирования и расчетов, остаточные явления убираются непосредственно в фоторедакторах при обработке RAW.

Наличие\отсутствие аберраций обуславливается конструкцией оптической схемы объектива, форм элементов и материалами, примененными при разработке, и изготовлении линз. Например, применением асферических элементов или элементов из низкодисперсионного стекла, устраняются или корректируются сферическая и хроматическая аберрация, астигматизм.

Вместо P.S.

Нас, как пользователей, волнует качество изображения, выдаваемое объективом, а производители все время работают над улучшением качества оптики. Одни только эксперименты Canon по вводу в производство низкодисперсионных элементов заняли 5 лет и огромные количества человеко-часов, исправив множество искажений практически разом, применив разработанный комплекс мер по увеличению точности обработки линз и добавлением новых элементов в конструкции.

Это не реклама компании Canon — просто, информация об этом у них есть в открытом доступе.

Курсы для фотографа:

Аберрации объективов | Фотография для начинающих

Сферическая аберрация

При детальном рассмотрении изображения точечного объекта, лежащего на оптической оси положительной линзы, заметно, что изображение представляет собой не точку, а пятно. Если, по закону преломления, аккуратно начертить лучи, проходящие через линзу объектива, то получим, что лучи, проходящие близко к краю линзы, отклоняются сильнее, чем проходящие через центральную точку. Если рассмотреть изображение в одной точке, то краевые лучи будут в фокусе, а центральные лучи будут размазывать изображение.

Если рассмотреть изображение в немного отдаленной точке, будет наоборот. Лучшее изображение находится в точке между этими двумя, представляет собой круг, его называют кружком рассеяния. То есть сферические аберрации возникают из-за преломления света под разными углами во время прохождения через сферическую поверхность линзы.

 

1. Сферическая оптика образует несовершенное изображение благодаря наличию сферических аберраций (распределяется неравномерно оптической мощности).

 

 

 

2. Асферические линзы имеют равномерную оптическую мощность на всех участках, создавая изображение высокого качества даже в условиях плохой освещенности.

 

 

Кривизна поля

Создаваемое сферической линзой изображение в плоскости, перпендикулярной оптической оси, не является плоским, оно имеет форму искривленной поверхности, напоминающую поверхность сферы. Так как поверхность матрицы или пленки плоские, то углы кадра будут нерезкие в сравнении с центром кадра. Или наоборот углы резкие — центр нет. Такая аберрация называется кривизной поля изображения.

 

 

Аберрация кома

Если точечный объект смещен относительно оптической оси, возникает аберрация, называемая комой. Такая аберрация напоминает комету, которую астрономы называют комой, оттуда и пошло название.

 

 

Дисторсия объектива

Если сфотографировать сетку с квадратными ячейками, то мы получим изображение в виде бочонка или подушки. Такого рода искажение зависит не только от самой линзы, но и от расположения диафрагмы внутри объектива. Изображение подобно проекции сетки на сфере. В центральной части кадра увеличение больше для бочкообразной дисторсии, а по краям — для подушкообразной дисторсии.

 

 

Астигматизм объектива

Это еще один вид искажения, лежащего вне оптической оси, точечного объекта. Условно можно сказать, что при фотографировании сетки вертикальные линии получаются резкими, а горизонтальные нерезкими или наоборот. Но чаще всего наблюдается эффект нерезкости сетки, когда линии сетки не перпендикулярны.

 

Хроматическая аберрация

Все вышеперечисленные аберрации работают одинаково для всех цветов. При хроматической аберрации лучи разного цвета преломляются по-разному. То есть фиолетовые лучи фиксируются в одной точке, а красные в другой. Это приводит к радужной кайме на отдельных элементах изображения.

Уровень всех аберраций выше к краям изображения. Для устранения аберраций в объективах используют линзы из различных сортов стекла. К примеру, при использовании одного вида стекла фиолетовые лучи фокусируются чуть ближе к линзе, чем красные, при другом наоборот. Путем соединения нескольких линз с противоположными хроматическими аберрациями производители объективов добиваются минимизации или полного устранения искажений.

Оптические аберрации в микроскопе | Микроскопия — Микросистемы


Аберрации – это искажения изображения, вызванные отклонением луча от идеальной траектории движения в реальной оптической системе. Идеальная траектория оптического луча показана на всех рисунках, представленных выше, иными словами – это математическая модель распространения света и построения стигматического изображения.


Аберрации делятся на два класса: монохроматические и хроматические. Монохроматические аберрации обусловлены геометрией линзы или зеркала и возникают, как при отражении света, так и при его преломлении. Они появляются даже при использовании монохроматического (узкого участка спектра) света, отсюда и название.


Хроматические аберрации вызваны дисперсией (расщепление света на спектр), изменение линзы по показателю преломления с длиной волны. Из-за дисперсии различные длины волн света фокусируются в разных точках. Хроматическая аберрация не появляется, когда используется монохроматический свет.



Рисунок 1. Глубина резкости. Глубина фокуса


Простейшие монохроматические аберрации – расфокусировку и искажение на наклонной плоскости, исправляются смещением объектива вдоль оптической оси, чтобы совместить фокусную плоскость линзы с плоскостью изображения. Чем больше глубина резкости объектива, тем легче сфокусироваться на объекте. В быту люди очень часто путают понятия глубины резкости изображения в пространстве (ГРИП) и глубину фокуса, рисунок 1. Чтобы объект был чётко виден, необходимо, что он располагался между дальней и ближней точками глубины резкости. Посмотрите на рисунок 9, две маленькие вертикальные стрелочки на рисунке справа – это размер светового пятна, то есть изображение объекта, который мы рассматриваем под микроскопом. Оптика Olympus скорректирована на бесконечность, это значит, что лучи получаемого изображения параллельны, рисунок 2. Параллельные лучи преломляются линзами Вашего глаза (роговицей, хрусталиком, стекловидным телом) и фокусируется на светочувствительной сетчатка, регистрирующей изображение.



Рисунок 2. Увеличение в микроскопе


Сферическая аберрация (Аберрация осевых точек в контексте монохроматических аберраций) – это искажение изображения, из-за несовпадения фокусов (мест пересечения) световых пучков. Происходит, когда периферийные части линзы преломляют лучи сильнее, чем центральные. Из-за этих искажений изображение размыто, как бы не фокусировали объектив, например, если сфокусироваться на центре изображения, то края будут размыты, если сфокусироваться на краях изображения, то центр будет размыт. Есть очень простой опыт, чтобы увидеть эти аберрации: Для проведения опыта: поставьте два листа плотного черного картона параллельно друг другу. В одном из листов проделайте два миллиметровых отверстия по центру на расстоянии 1 см друг от друга. Закройте отверстия кусочком матового стекла, как показано на рисунке 3а, и установите перед матовым стеклом лампу. между двумя листами картона пометите собирающую линзу, включите лампу и попытайтесь получить изображение точек на поверхности картона. Как бы вы не двигали линзу, чёткого изображения не получится, потому что пучки света, проходящие через периферию линзы, буду сфокусированы на более близком расстоянии, чем пучки, прошедшие через центральную часть.



Рисунок 3. Сферическая аберрация. Опыт. 1- линза, 


2 – перфорированный картон, 3 – матовое стекло, 


4 – картон без отверстий, б – картонный круг с отверстием по центру


А теперь закроем периферию линзы толстым картоном с вырезом по центру, как показано на рисунке 3б, и тогда мы получим изображение нескольких точек, рисунок 4 (если используется лампа накаливания, то мы увидим наиболее яркие точки на раскалённой нити) или одного пятна. Устройство, ограничивающее поток света через линзу, называется – диафрагма.




Рисунок 4. Полученное изображение
 


Эту аберрацию устраняют добавлением линз с обратной кривизной в оптическую систему.




Рисунок 5. а) ход лучей в собирающей линзе. б) ход лучей в рассеивающей линзе


Коматическая аберрация (кома) – это частный случай сферической аберрации при преломлении боковых лучей. Боковые лучи, преломляясь, не собираются в одной точке, поэтому на изображении эти искажения видны в виде точек с размытым «хвостом», похожие на «кометы», рисунок 8. Исправляются эти аберрации, как и сферические. Дополнительно могут быть подточены края рассеивающей линзы.




Рисунок 6 Коматическая аберрация




Рисунок 7. исправление сферической аберрации



Рисунок 8. Коматические аберрации на изображении.


Астигматизм – это искажение, при котором лучи, распространяющиеся в одном направлении и по одной прямой, в перпендикулярных плоскостях, имеют разное фокусное расстояние, из-за чего изображение будет размыто в одной из плоскостей (горизонтально или вертикально). Это одна из немногих аберраций, у которой есть определённая польза, а именно возможность точной фокусировки. Например, астигматизм используют для STORM микроскопии. Цилиндрическая линза может быть введена в систему визуализации для создания астигматизма, который позволяет измерять положение источника света с ограниченной дифракцией по вертикали (оси Z). Для фокусировки астигматизм используется в оптических головках проигрывателей компакт-дисков. Линза с астигматизмом проецирует овальную точку на диск, и по ориентации овала датчики дисковода определяют на каком расстоянии находится головка считывателя, не позволяя ей поцарапать диск. В лазерах астигматизм используется для проецирования точки в линию. Исправляется астигматизм – точной выточкой линзы. Линза должна быть круглой, чтобы фокус двух перпендикулярных лучей в одной точке.




Рисунок 9. Астигматизм. S
1 – фокус первого луча в фиолетовой плоскости. T1 – фокус второго луча в красной плоскости





Рисунок 10. Астигматические аберрации


Кривизна поля изображения – это аберрация при которой изображение объекта не плоское, а выгнутое или вогнутое. Для устранения этого явления используют: диафрагму, астигматизм, промежуточные изогнутые линзы, которые корректируют его по краям (с каждой следующей линзой сферизация уменьшается). Обратите внимание, линза окуляров всех хороших микроскопов немного вогнута, а проецируемое объективом искривлённое изображение, выглядит плоским для наблюдателя.




Рисунок 11. Кривизна поля


Дисторсия – искажение при котором линейное увеличение, в поле зрения объектива, неравномерно. Эту аберрацию используют в оптике для специальных фотографических объективов типа «рыбий глаз», калейдоскопах и других оптических приборах. Для микроскопии это явление неприемлемо и его исправляют при помощи диафрагмы, линзы френеля и использования линз с разной кривизной.





Рисунок 12. Дисторсия: Сверху: дисторсия «подушка», посередине «бочка» или «рыбий глаз»


Хроматические аберрации – искажения, возникающие из-за того, что волны разной длины (разного цвета) не сфокусированы в одной точке. Из-за этих аберраций вы можете видеть дисперсию света по краям объектов на изображении, как показано на рисунке 13. Любая линза преломляет свет с разными длинами волн по-разному, из-за дисперсии оптических сред. Именно на эти аберрации обращают внимание в первую очередь, при выборе объектива, потому что их обнаружить легче всего, рисунок 13. Существует два типа хроматических аберраций: осевая (продольная) и поперечная (боковая). Осевая аберрация возникает, когда световые волны различной длины фокусируются на разных расстояниях от линзы (смещение фокуса). Поперечная аберрация возникает, когда разные длины волн фокусируются в разных положениях в фокальной плоскости, поскольку увеличение и/или искажение линзы также зависит от длины волны. Боковая аберрация характерна для коротких фокусных расстояний.




Рисунок 13. Хроматические аберрации на нижнем изображении


Полностью компенсировать хроматические аберрации практически невозможно, поэтому их компенсируют только для определённой части спектра. Минимизировать эти аберрации можно с помощью линз Френеля, дифракционных оптических элементов и ахроматического дублета. Ахроматический дублет – это система, состоящая из двух отдельных линз, с разной дисперсией. Как правило, один элемент представляет собой отрицательный (вогнутый) элемент, изготовленный из кремневого стекла, имеющего относительно высокую дисперсию, а другой представляет собой положительный (выпуклый) элемент, изготовленный из стекла с более низкой дисперсией. Эти линзы, установленные рядом друг с другом, компенсируют хроматическую аберрацию друг друга, рисунок 15.



Рисунок 14. Не скорректированные хроматические аберрации





Рисунок 15. Ахроматический дублет


Вышеперечисленные монохроматические аберрации относятся к так называемым аберрациям третьего порядка и рассчитываются для параксиальной области т.е. области лежащей вблизи оптической оси. Разность между аберрациями, рассчитанными по реальному ходу луча и формулам теории третьего порядка называется аберрациями высших порядков.


 


В теории аберраций высших порядков выделяют следующие дополнительные аберрации, не имеющие аналогов в третьем порядке:


 


Аберрации 5-го порядка:


— Птера – крыловидная аберрация


— Сагитта – стреловидная аберрация


 


Аберрации 7-го порядка – еще две дополнительных:


— Моноптера


— Бисагитта


В более высоких порядках новых аберраций не выделяется.


Следует отметить, что в реальной оптической системе сочетаются все типы аберраций одновременно, а на рисунках представлены лишь схематические модели отдельных аберраций. Выделение отдельных видов аберрация при исследовании сложной аберрационной фигуры рассеяния — искусственный прием для исследования и анализа данного явления.


По вопросам консультации и поставки — свяжитесь с нами любым удобным способом:


+7 (495) 234-23-32 

[email protected]


Форма обратной связи

Аберрации глаза [виды и методы коррекции заболевания] – ГКДБ

Аберрации глаза – что это такое?


Оптические аберрации – результат несовершенства зрительной системы человека, когда попадающее на сетчатку изображение предметов искажается из-за отклонения луча света от точки нормального пересечения с сетчатой оболочкой глаза.


В офтальмологической практике аберрации глаза встречаются не так уж редко и подлежат коррекции, поскольку любое искажение получаемого глазом изображения влечет за собой дискомфортные ощущения в повседневной жизни и чревато развитием иных, в том числе более серьезных  глазных заболеваний.


Самый распространенный пример аберрации – близорукость, дальнозоркость, астигматизм. Однако есть и другие виды аберраций оптической системы, например:

  • Сферическая аберрация глаза, возникающая из-за искривления поверхности роговицы или хрусталика
  • Хроматическая аберрация глаза, проявляющаяся в появлении постороннего окрашивания у рассматриваемых предметов либо цветного контура, отсутствующего в реальности.


Для выявления аберраций оптической системы в современной офтальмологии используют совокупность объективных и субъективных диагностических методов под общим названием аберрометрия.

Виды и методы коррекции аберрации глаза


Аберрометрия позволяет выявить вид и степень оптических искажений, после чего Пациенту предлагаются варианты лазерной коррекции аберрации. В центре лазерной коррекции зрения доктора Беликовой можно пройти полное обследование на современном аберрометре за один визит к врачу в любое удобное вам время.


После диагностики врач определяет оптимальный для Пациента метод коррекции. Это может быть СУПЕР-ЛАСИК, ФЕМТО-ЛАСИК, Супер ФРК, ТКАНЕСОХРАННЫЙ ЛАСИК, СМАЙЛ.

Аберрация | оптика | Britannica

Aberration , в оптических системах, таких как линзы и изогнутые зеркала, отклонение световых лучей через линзы, вызывающее размытие изображений объектов. В идеальной системе каждая точка объекта будет фокусироваться на точке нулевого размера на изображении. Однако на практике каждая точка изображения занимает объем конечного размера и несимметричной формы, вызывая некоторое размытие всего изображения. В отличие от плоского зеркала, которое дает изображения без аберраций, линза создает несовершенное изображение, становясь идеальным только для лучей, проходящих через ее центр параллельно оптической оси (линия, проходящая через центр, перпендикулярная поверхностям линз).Уравнения, разработанные для отношений объект-изображение в линзе, имеющей сферическую поверхность, являются только приближенными и касаются только параксиальных лучей — , то есть лучей, образующих лишь небольшие углы с оптической осью. Когда присутствует свет только одной длины волны, необходимо учитывать пять аберраций, называемых сферической аберрацией, комой, астигматизмом, кривизной поля и искажением. Шестая аберрация, обнаруживаемая в линзах (но не в зеркалах), а именно хроматическая аберрация, возникает, когда свет не является монохроматическим (не одной длины волны).

Подробнее по этой теме

оптика: аберрации линз

Если линза была идеальной, а объект представлял собой единую точку монохроматического света, то, как отмечалось выше, световая волна, исходящая от …

При сферической аберрации не все лучи света из точки на оптической оси линзы, имеющей сферические поверхности, встречаются в одной и той же точке изображения.Лучи, проходящие через линзу близко к ее центру, фокусируются дальше, чем лучи, проходящие через круглую зону у ее края. Для каждого конуса лучей от осевой точки объекта, встречающейся с линзой, есть конус лучей, который сходится, чтобы сформировать точку изображения, причем длина конуса различается в зависимости от диаметра круглой зоны. Если плоскость, расположенная под прямым углом к ​​оптической оси, пересекает конус, лучи будут образовывать круговое поперечное сечение. Площадь поперечного сечения изменяется в зависимости от расстояния вдоль оптической оси, наименьший размер известен как круг наименьшей путаницы.На этом расстоянии находится изображение, наиболее свободное от сферической аберрации.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Кома, названная так потому, что точечное изображение размыто и принимает форму кометы, образуется, когда лучи от точки вне оси объекта отображаются различными зонами линзы. При сферической аберрации изображения осевой точки объекта, которые падают на плоскость под прямым углом к ​​оптической оси, имеют круглую форму, разного размера и наложены вокруг общего центра; в коме изображения внеосевой точки объекта имеют круглую форму, разного размера, но смещены друг относительно друга.На прилагаемой диаграмме показан преувеличенный случай двух изображений, одно из которых является результатом центрального конуса лучей, а другое — конуса, проходящего через обод. Обычный способ уменьшить кому — использовать диафрагму для устранения внешних конусов лучей.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Астигматизм, в отличие от сферической аберрации и комы, возникает в результате неспособности одной зоны линзы сфокусировать изображение внеосевой точки в одной точке. Как показано на трехмерной схеме, две плоскости, расположенные под прямым углом друг к другу, проходящие через оптическую ось, представляют собой меридиональную плоскость и сагиттальную плоскость, причем меридиональная плоскость является плоскостью, содержащей внеосевую объектную точку.Лучи не в меридиональной плоскости, называемые косыми лучами, фокусируются дальше от линзы, чем те, которые лежат в плоскости. В любом случае лучи встречаются не в точечном фокусе, а как линии, перпендикулярные друг другу. Между этими двумя положениями изображения имеют форму эллипса.

Британская энциклопедия, Inc.
Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Кривизна поля и искажение относятся к расположению точек изображения относительно друг друга.Несмотря на то, что первые три аберрации могут быть исправлены в конструкции объектива, эти две аберрации могут остаться. При кривизне поля изображение плоского объекта, перпендикулярного оптической оси, будет лежать на параболоидальной поверхности, называемой поверхностью Пецваля (в честь венгерского математика Йожефа Пецваля). Плоские поля изображения желательны в фотографии, чтобы соответствовать плоскости пленки и проекции, когда увеличивающая бумага или проекционный экран лежат на плоской поверхности. Искажение относится к деформации изображения.Существует два вида искажения, каждый из которых может присутствовать в линзе: бочкообразное искажение, при котором увеличение уменьшается с увеличением расстояния от оси, и искажение типа «подушечка-подушечка», при котором увеличение увеличивается с увеличением расстояния от оси.

Последняя аберрация, хроматическая аберрация, — это неспособность линзы фокусировать все цвета в одной плоскости. Поскольку показатель преломления меньше всего в красном конце спектра, фокусное расстояние линзы в воздухе будет больше для красного и зеленого, чем для синего и фиолетового.На увеличение влияет хроматическая аберрация, которая различается вдоль оптической оси и перпендикулярно ей. Первая называется продольной хроматической аберрацией, а вторая — боковой хроматической аберрацией.

Британская энциклопедия, Inc.

Аберрация | Забытые королевства вики

Аберрации были существами, которые были неестественными и имели нетрадиционную морфологию. [1] [2]

Эти существа не вписывались в мир природы. [1] Хотя некоторые полагали, что аберрации происходят из Дальнего Царства, [3] это не было верно для всех аберраций. Драйдеры, например, были неестественным помесью дроу и пауков. Созданные извращенной богиней Лолс, тела дроу претерпели аберрантную трансформацию, и поэтому были классифицированы как аберрации. [4]

Примерно в бурное время между Чумой Заклинаний и Вторым Расколом считалось, что аберрации исходили из Дальнего Царства или были затронуты им. [3] Из-за этого эти существа казались совершенно чуждыми Первичному Материальному Плану, фундаментальным планам, параллельным планам или любым другим областям местной космологии. [5]

Аберрации обычно имели причудливую анатомию, странные способности, инопланетный образ мышления или любую их комбинацию. Большинство аберраций имели темное зрение до 60 футов (18 м), но как группа у них не было других особых способностей или иммунитета. [2]

См. Также [править | править источник]

Ссылки [править | править источник]

  1. 1.0 1,1 Wizards RPG Team (июль 2014 г.). «Затерянный рудник Фанделвера». Стартовый набор «Подземелья и драконы» (Волшебники побережья), стр. 54. ISBN 978-0-7869-6559-5.
  2. 2,0 2,1 Джеймс Вятт и Роб Хейнсу (февраль 2001 г.). Справочник монстров: Монстры Фаэруна . (Волшебники побережья), стр. 3. ISBN 0-7869-1832-2.
  3. 3,0 3,1 Роб Хейнсу, Стивен Шуберт (май 2009 г.). Monster Manual II (4-е издание) .(Волшебники побережья). ISBN 978-0786951017.
  4. ↑ Скип Уильямс, Джонатан Твит, Монте Кук (июль 2003 г.). Monster Manual v.3.5 . (Волшебники побережья), стр. 89–90. ISBN 0-7869-2893-X.
  5. ↑ Ричард Бейкер, Джон Роджерс, Роберт Дж. Швальб, Джеймс Вятт (декабрь 2008 г.). Руководство по самолетам 4-е издание . (Волшебники побережья), стр. 30. ISBN 978-0-7869-5002-7.

аберраций | Оптика детская

Аберрации

Аберрации — это ошибки в изображении, возникающие из-за дефектов оптической системы.Другими словами, аберрации возникают, когда оптическая система неверно направляет некоторые лучи объекта. Оптические компоненты могут создавать ошибки в изображении, даже если они сделаны из лучших материалов и не имеют дефектов. Некоторые типы аберраций могут возникать при отображении электромагнитного излучения одной длины волны (монохроматические аберрации), а другие типы — при отображении электромагнитного излучения двух или более длин волн (хроматические аберрации). Происхождение и последствия хроматического излучения обсуждались в предыдущем разделе.

Монохроматические аберрации можно разделить на несколько категорий: сферические, кома, астигматизм, кривизна поля и искажения. Идея эталонной сферы часто используется при обсуждении аберраций. Для всех сфер луч, нарисованный перпендикулярно поверхности сферы, будет пересекать центр сферы, независимо от того, какое место на поверхности выбрано.

Сфера, лучи которой перпендикулярны поверхности, пересекаются в центре сферы.

Контрольная сфера не является физической структурой; это просто математическая конструкция, с которой сравнивается волновой фронт электромагнитного излучения.Если фронт электромагнитной волны имеет форму эталонной сферы, то фронт волны будет идеально сфокусирован в центре сферы. Помните, что определение луча указывает, что лучи рисуются перпендикулярно волновому фронту. Все лучи, связанные со сферическим волновым фронтом, будут пересекаться в центре сферы. Если фронт волны не сферический, часть лучей пройдет через центр сферы.

Некоторые лучи на аберрированном волновом фронте фокусируются в другой точке W, чем лучи, перпендикулярные эталонной сфере.

Сравнивая волновой фронт электромагнитного излучения с эталонной сферой, можно определить, какие аберрации присутствуют на изображении и насколько они серьезны.

Сферические аберрации возникают у линз со сферической поверхностью. Лучи, проходящие через точки линзы, находящиеся дальше от оси, преломляются сильнее, чем лучи, расположенные ближе к оси. Это приводит к распределению фокусов вдоль оптической оси.

Руководство по типам аберраций объектива в фотографии

Аберрации — обычная проблема в фотографии.Они влияют как на цветные, так и на черно-белые изображения.

К сожалению, это та область, которую мы не всегда можем обойти. Это заставляет нас решать эти проблемы позже, на этапе постпродакшна.

О всех типах аберраций, с которыми вы столкнетесь при фотографии, читайте ниже.

Что такое аберрации в фотографии?

Аберрация — это недостаток того, как линза фокусирует свет, который он улавливает. Есть несколько разных типов. Они влияют на такие вещи, как резкость, фокус, увеличение, искажение и цвет ваших изображений.

Когда дизайнеры создают новые линзы, это самая большая проблема, которую нужно преодолеть. Наличие аберраций ограничивает возможности объектива по точному воспроизведению изображения.

В идеальном мире дизайнер линз хотел бы, чтобы белый луч света был реалистично представлен. Это вне зависимости от его положения.

Как бы они ни старались, не всегда бывает так. Это особенно актуально для светосильных широкоугольных объективов.

Астрофотография — это область, в которой аберрации более распространены, чем в других областях фотографии.Это связано с крошечными источниками света, контрастирующими на темном фоне, например, космосе.

Заметные аберрации искажают форму звезд. Особенно это касается краев кадра.

Двумя наиболее распространенными аберрациями являются хроматические и монохроматические (сферические и т. Д.) Аберрации.

CA — это недостатки в том, как линза рассеивает свет разных цветов. Это похоже на то, как призма разделяет свет на радугу.

Многие объективы довольно хорошо корректируют хроматические аберрации, но они все же возникают.Это особенно верно для светосильных объективов и захвата высококонтрастных областей.

Для хроматической аберрации требуется немного больше информации. Вы можете найти его здесь, в нашей статье Что такое хроматическая аберрация и как ее исправить.

Монохроматическая аберрация

Монохроматические аберрации возникают, когда линзы фокусируются на одном цвете света.

Сферическая аберрация

Сферические аберрации возникают при использовании в объективе сферических стеклянных элементов.Эти элементы формы заставляют свет сходиться в разных местах датчика.

Дизайн линзы и качество стекла , используемого в линзе , вызывают эту аберрацию. Не помогает даже размещение элементов внутри корпуса объектива. Это снижает силу фокуса и влияет на разрешение и четкость изображения.

Опять же, эта область немного сложнее. Дополнительную информацию можно найти в нашей статье Что такое сферическая аберрация? статья.

Коматическая аберрация

Коматические аберрации или аберрации комы получили свое название от своей кометоподобной формы. Это когда они представляют точечные источники света на изображении.

Эта аберрация возникает, когда единственная точка света попадает в линзу по краю, а не по центру.

Они также более заметны по краям кадров на изображениях, снятых с широкой диафрагмой. Таким образом, повышение диафрагмы может помочь решить эту проблему.

Многие фотографы предполагают аберрацию комы с искаженными источниками света.Это может быть намного сложнее, чем простая проблема аберрации.

Внешняя кома аберрации возникают, когда хвосты направлены от центра изображения. Противоположными являются внутренней комы аберрации.

Объективы часто могут решить, что скорость важнее коррекции аберраций. Voigtländer 50mm f / 1.1 Nokton — хороший тому пример.

Тангенциальный и сагиттальный астигматизм

Возможно, вы слышали об астигматизме, когда речь идет о проблемах с человеческим глазом.Эта аберрация заставляет источники света на краях кадра растягиваться в форме линии.

Тангенциальный астигматизм — это когда линии проходят от верхнего правого угла до нижнего левого угла. Или наоборот. Сагиттальный астигматизм показывает формы линий, идущих от верхнего левого угла к нижнему правому.

Это одни из самых сложных аберраций, которые нужно исправить разработчикам объективов. В астрофотографии эти аберрации — одни из самых распространенных. Даже при использовании дорогих линз.

Повышение диафрагмы поможет минимизировать эти недостатки.

Кривизна поля

Аберрации кривизны поля возникают, когда линза не фокусирует свет на плоской плоскости. Вместо этого он фокусируется на воображаемой криволинейной поверхности.

Матрица большинства камер плоская, если только вы не используете камеру большого формата. Вы увидите несовершенство фокуса на всем изображении.

Изображения, страдающие этой аберрацией, выглядят так, как будто центр находится в фокусе, а края — нет. Это может произойти и в обратном порядке.

Некоторые новинки усиливают этот эффект в творческих целях. Вы можете увидеть «закрученное боке» из-за чрезмерного виньетирования и кривизны поля.

Старые линзы страдают от этой аберрации больше, чем современные линзы.

Плавающие элементы и изменение эффективного фокусного расстояния

Плавающие элементы являются частью внутренней линзы. Они регулируют свое положение при фокусировке на объектах, близких к объективу. Это помогает исправить аберрации, особенно в объективах более высокого класса.

Есть альтернатива этой групповой системе. Конструкция линзы может допускать перемещение других элементов внутри линзы. Это при фокусировке на более близких объектах.

Проблема в том, что эффективное фокусное расстояние уменьшается при использовании небольшого фокусного расстояния.

Примером может служить зум-объектив 70-200 мм f / 2,8. Эффективное фокусное расстояние упало до 145 мм при фокусировке на близком объекте. Это был метод, позволяющий четко сфокусироваться на более близких объектах.

Искажения

Искажение — еще одна очень распространенная аберрация, встречающаяся в фотографии.Эта аберрация возникает, когда объектив проецирует более широкую сцену через сенсор или плоскость пленки.

Искажение может происходить по вертикали или горизонтали. Бочкообразное искажение — это когда захваченная сцена выглядит меньше по краям кадра, чем в центре.

Подушкообразное искажение — это когда сцена на краях кадра выглядит больше, чем в центре. Объектив типа «рыбий глаз» или сверхширокоугольный объектив — прекрасный пример этого типа аберрации.

Аберрация искажения более заметна при съемке прямых линий.На изображениях с аберрациями искажения линии изгибаются и изгибаются. Это создает нереалистичную сцену.

Некоторые объективы даже показывают признаки аберрации обоих типов искажения. Этот тип искажения усов искажения . Название происходит из-за волнистого характера линейного представления.

Искажения не представляют большой проблемы, поскольку мы ожидаем их гораздо больше. Мы жертвуем широким полем зрения на изменение представленных объектов. Если искажение слишком велико, это может отвлекать и на него больно смотреть.

Дополнительную информацию и примеры можно найти в разделе Что такое искажение объектива? статья.

аберраций — 5-е издание SRD

Аберрации — совершенно инопланетные существа. Многие из них обладают врожденными магическими способностями, почерпнутыми из разума инопланетян, а не мистических сил мира.

  • Abyssal Harvester
  • Adherer
  • Aetherai
  • Ahu-Nixta
  • Alien
  • Arboreal Grappler
  • Asanbosam
  • Ashfallen
  • Astral Ronin
  • Astral Ronin
  • Сумка Astral Ronin
  • Astral Глубины
  • Бедлам
  • Белабра
  • Бегемот Блэкгейт
  • Блиндхейм
  • Кровавый Голем
  • Кровь Йог-сотота
  • Кровь Йог-сотота Мерзость
  • Кровь Йог-сотота Охотники за кровью
  • Кровь Йог-сотота Охотники за кровью
  • Кровавая орхидея
  • Кровавая орхидея Великий Савант
  • Кровавая орхидея Савант
  • Кровавый жнец
  • Осьминог-мутант кровавого моря
  • Рифовая акула-мутант кровавого моря
  • Бладман
  • Кровавый мутант
  • Кровавый ветер
  • Костяной крап Bonesucker
  • Захват для ботинок 900 76
  • Brain Hood
  • Мать Ленга
  • Butatsch
  • Carrion Hound
  • Carrion Moth
  • Catscratch
  • Chaos Beast
  • Chaos Wurm
  • Charybdis
  • 9076d347 Chelicerae Child Cloaker

  • Crathog
  • Creep
  • Crimson Death
  • Crystalline Horror
  • Crystalline Monolith
  • Decapus
  • Denizen of Long
  • Dimensional Shambler
  • Disenchanter

    7 Dorreq

  • Dorreq
  • Dorreq
  • Дикат

  • Пожиратель пыли
  • Иехаяб
  • Эйктирнир
  • Жуткое существо
  • Пожиратель энцефалона
  • Призрачный охотник
  • Глаз Му
  • Глаз глубинного
  • Безликий Сталкер 9040 Безликий Сталкер
  • 076

  • Far Wanderer
  • Fate Eater
  • Flumph Corruptor
  • Flumph Hunter
  • Flumph (лидер)
  • Flumph Hunter
  • Flumph Master Hunter
  • Common Flumph25 Protector
  • Legendary Games)

  • Flying Polyp (Открытый дизайн)
  • Fogwarden
  • Forest Emperor
  • Formian Myrmarch
  • Formian Queen
  • Formian Taskmaster
  • Formian Warrior
  • Formian Worker
  • Frogman
  • Gambman

  • 9044
  • Призрак Ленга
  • Призрак Ленга
  • Призрак Ленга, Великий
  • Трепещущая мерзость
  • Болвущий рот
  • Болтающий язык, Безумный хор
  • Гибберинг-сфера
  • , Гибберинг-шар
  • , Малый
  • Высокий (издательство Onyx Path Publishing)

  • Горгона, Привет gh (Onyx Path Publishing)
  • Gorgon, Low
  • Great Charybdis, Fleet Eater
  • Great Old One, Cthulhu
  • Great Old One, Hastur
  • Great Yithian
  • Grindlwere
  • Grindylow
  • Grindylow
  • Heggarna
  • Helashruu
  • Hell Moth
  • Hellbender
  • Hellcat
  • Herald of Tsathogga
  • Hound of Tindalos
  • Intellect Devourer
  • Jorganth
  • Kachlian
  • Spider
  • Kachlian 76 Kachlian 9076
  • Lunarchidna, Greater
  • Lunarchidna, Lesser
  • Lunarchidna, Transcendent
  • Lurker Above
  • Тягучий, Большой
  • Тягучий, Массивный
  • Тягучий, Малый
  • Марсиновый
  • Мертвый
  • Мертвый

    Мертвый

  • Mimic, Карта
  • Mngwa
  • Moo n Зверь (Игры бога-лягушки)
  • Лунный зверь (Легендарные игры)
  • Повелитель лунных зверей
  • Лунный теленок
  • Убийственная ловушка
  • Морфлинг
  • Мургрик
  • Нага, Тьма
  • Налуса Фалая
  • Нарлет -thalggu
  • Neh-thalggu Master
  • Neothelid
  • Neuros, мозг между мирами
  • Nharyth
  • Night Terror
  • Nightgaunt (Legendary Games)
  • Nightgaunt (Open Design)
  • Nuckalave Ostinato
  • Oth
  • Otyugh
  • Pestilite
  • Phoso
  • Priest of Orcus
  • Quantum
  • Quicksilver Stalker
  • Rast
  • Rhu-chalik
  • Rift Rift Swine
  • Satyrlla

  • Rift Swine
  • Сендрак

  • Слуга Йига
  • Shackledeath
  • Shadelocke
  • Голень ing Child
  • Shoggoth
  • Shoggoth, Elder
  • Silaal
  • Slime Crawler, Larval
  • Slime Crawler, Mature
  • Sooze
  • Порождение Prince of Swarms (3PP)
  • Отродье
  • -sothoth Spider Ленг (Игры бога-лягушки)

  • Паук Ленга (открытый дизайн)
  • Дух глубин
  • Дух Они
  • Звездное порождение Ктулху
  • Звездное порождение
  • Звездное порождение, Личинка
  • Т’шанн
  • Ужасное гибридное существо
  • Transposer
  • Tsathar, Hellbender
  • Tusked Skyfish
  • Urochar (Наблюдатель за удушением)
  • Void-Stirge
  • Voidling
  • Volt (Bolt Wurm)
  • Whisperer 9005 Whisperer In Darkness376 X376
  • Xhkarsh
  • Xill Leader
  • Yann-An-Oed
  • Yithian
  • Yithian, Past
  • Ziphius
  • Зоог

Шесть оптических аберраций, которые могут повлиять на вашу систему зрения Teledyne Lumenera

Что такое оптическая аберрация?

Для получения наилучшего качества изображения объектив должен корректировать оптические аберрации.Без надлежащих исправлений изображения могут стать каким-то образом размытыми и потерять важные данные изображения. В этом блоге основное внимание уделяется шести оптическим аберрациям, их возникновению и способам их предотвращения / уменьшения негативного воздействия.

Оптическая аберрация — это дефект в конструкции линзы, из-за которого свет рассеивается вместо фокусировки для формирования резкого изображения. Это варьируется от всего света на изображении до только определенных пятен или краев, находящихся не в фокусе. Есть несколько типов оптических аберраций, которые могут возникнуть при визуализации.Построение идеальной системы зрения, в которой были бы исправлены все возможные аберрации, значительно увеличило бы стоимость линзы. На практике всегда есть какая-то форма аберрации, которая может быть обнаружена в линзе, но минимизация эффектов аберрации имеет решающее значение. Поэтому при изготовлении любого объектива обычно идут на некоторые компромиссы.

Чтобы объяснить, как аберрации размывают изображение, полезно сначала объяснить: что такое круг нерезкости? Когда точка света от цели достигает линзы, а затем сходится к датчику, она становится резкой.В противном случае, если он сходится до или после датчика, свет на датчике будет распространяться шире. Это можно увидеть на Рисунке 1, где видно, что точечный источник света сходится к датчику, но по мере изменения положения датчика также изменяется и количество света, распространяющегося вдоль датчика.

Чем больше рассеивается свет, тем меньше будет резкость изображения. Если диафрагма не мала, цели, находящиеся на большом расстоянии друг от друга на изображении, часто будут иметь не в фокусе фон или передний план.Это потому, что свет, сходящийся на переднем плане, будет сходиться в другой точке, чем свет от цели, находящейся дальше на заднем плане. Для получения дополнительной информации о преимуществах использования диафрагмы в системах технического зрения прочтите блог Teledyne Lumenera «Повышение производительности системы визуализации с помощью оптимизации апертуры объектива». и превращает его в конус света. Это связано с тем, что при коме свет, попадающий в разные части объектива, будет фокусироваться все дальше и дальше по плоскости изображения, где расположен датчик.

Свет, попадающий в линзу под углом, может вызвать образование следа из расширяющихся кругов нерезкости на плоскости изображения. Это может привести к тому, что след расширяющегося света повлияет на любой точечный источник света, который пытается отобразить, как показано на рисунке 2. В верхней части рисунка 2 изображение аберрации комы можно увидеть как точечный источник с расширяющимися вниз кружками нерезкости. , создавая изображение в форме конуса. Часто это происходит из-за смещения оптики.

Кома случается с точечными источниками света, такими как звезды, поэтому это особенно важная аберрация для астрофотографии.Уменьшая диафрагму, можно удалить некоторые световые лучи, вызывающие эффект, но для чего-то вроде астрофотографии удаляется большая часть объекта, который необходимо отобразить. В таких случаях требуются линзы, разработанные специально для коррекции комы.

Астигматизм

Лучи, распространяющиеся в двух перпендикулярных плоскостях, могут иметь астигматизм, когда они фокусируются в разных точках. Это можно увидеть на рисунке 3, где две точки фокуса представлены красной горизонтальной и синей вертикальной плоскостями.Точка оптимальной резкости изображения будет между этими двумя точками, где кружок нерезкости для любой из плоскостей не слишком широк. Астигматизм вызывает искажения по сторонам и краям изображения при смещении оптики. Это часто описывается как отсутствие резкости при просмотре линии на изображении. Кома и астигматизм обычно являются результатом схожего смещения внутренней оптики линзовой системы. Когда астигматизм ухудшается, можно с уверенностью сказать, что наступит кома.

Эту форму аберрации можно исправить, используя правильную конструкцию линз, которую можно найти в самой качественной оптике. Первоначальные конструкции оптики, фиксирующей астигматизм, были разработаны компанией Carl Zeiss и разрабатывались более ста лет. На данный момент он обычно встречается только в линзах очень низкого качества или в тех случаях, когда внутренняя оптика была повреждена или сместилась через каплю линзы.

(Petzval) Кривизна поля

Многие линзы имеют округлое поле фокусировки.Это может привести к появлению мягких углов изображения и, прежде всего, к удержанию центра изображения в фокусе. Однако большинство объективов имеют округлое поле фокусировки и не могут сфокусировать все изображение без некоторой обрезки. Это происходит из-за изогнутой поверхности большей части линзовой оптики. Кривизна поля — это результат того, что плоскость изображения не является плоской из-за наличия нескольких точек фокусировки. На рисунке 4 плоскость изображения показана изогнутой, потому что каждая точка фокусировки находится в другой плоскости, перпендикулярной оптической оси. Когда линия используется для соединения этих точек, она показывает изогнутую плоскость.Благодаря тому, что свет попадает в линзу вне оптической оси, в результате точка фокусировки не фокусируется на датчике.

Объективы фотоаппаратов в значительной степени исправили это, но некоторая кривизна поля, вероятно, будет обнаружена на многих объективах. Некоторые производители датчиков фактически работают над изогнутыми датчиками, которые корректируют искривленное поле фокусировки. Такая конструкция позволила бы датчику корректировать аберрацию вместо того, чтобы требовать изготовления дорогостоящих линз с такой точностью.Используя этот тип сенсора, можно использовать более недорогие линзы для получения высококачественных результатов. Примеры из реальной жизни можно увидеть в космической обсерватории Кеплера, где изогнутая матрица датчиков используется для корректировки большой сферической оптики телескопа. Для получения дополнительной информации о телескопе Кеплера см. Https://www.nasa.gov/mission_pages/kepler/main/index.html.

Искажение

Искажение — это искажение изображения по направлению к краям и сторонам кадра изображения.Для камер с очень большим или очень низким фокусным расстоянием эффекты искажения могут быть наиболее заметными. Две наиболее распространенные формы искажения — это бочкообразный и подушкообразный искажения.

Бочкообразное искажение

Изображения с бочкообразным искажением имеют края и стороны, изогнутые от центра. Визуально кажется, что на изображении есть выпуклость, поскольку оно отражает появление искривленного поля зрения (FoV). Например, при использовании объектива с меньшим фокусным расстоянием (также называемого широкоугольным объективом) с высоты в высоком здании можно получить гораздо более широкое поле зрения.Это наиболее преувеличено при использовании объектива типа «рыбий глаз», который дает очень искаженное и широкое поле зрения, как показано на рисунке 5. На этом изображении линии сетки используются, чтобы помочь проиллюстрировать, как эффект искажения создает более растянутое изображение наружу ближе к сторонам и края.

Свет, попадающий в линзу, отклоняется от оптической оси и вызывает бочкообразное искажение. В случае широкоугольного объектива дополнительное преимущество гораздо более широкого поля зрения может быть более значительным, чем аберрация на концах изображений, поскольку обеспечивает большую площадь изображения.Следует отметить, что существуют прямолинейные линзы, которые компенсируют бочкообразное искажение и выравнивают поле зрения. Это может быть важно для анализа изображений, поскольку требует использования короткого фокусного расстояния.

Для аэрофотосъемки, требующей широкого поля зрения для лучшего захвата ландшафта, альтернативой использованию очень малых фокусных расстояний является использование нескольких расположенных рядом камер. Поскольку наиболее важной частью изображения большой площади является ширина пикселя сенсора, а не полное разрешение камеры, одновременная съемка изображений несколькими камерами может быть весьма полезной.Более подробно этот вопрос рассматривается в официальном документе Teledyne Lumenera «Использование одной и нескольких камер в аэрофотосъемке».

Однако это возможно на определенных высотах, но в большинстве случаев на определенной высоте камере потребуется большее фокусное расстояние, чтобы иметь возможность четко отображать цели, которые находятся дальше. Следовательно, широкоугольные объективы могут обеспечивать детализацию для аэрофотосъемки или других приложений, таких как точное сельское хозяйство, но необходимо учитывать требования к высоте. Ключевым фактором является расстояние от земли (GSD), которое потребуется системе технического зрения.В условиях, когда камера фиксируется, а высота камеры остается постоянной, например в теплице, использование широкоугольного объектива может помочь получить изображение большей части целевой среды. Чтобы узнать больше о GSD и о том, как настроить систему аэрофотосъемки, прочтите блог Teledyne Lumenera «Задача аэрофотосъемки: получение четкого и резкого изображения».

Точечное искажение

По оптической оси из-за подушкообразного искажения изображение кажется растянутым внутрь.Следовательно, края и стороны изображения будут казаться изогнутыми к центру изображения, как показано на рисунке 6, где линии сетки изгибаются к центру, чем дальше они уходят.

Эта форма аберрации чаще всего встречается у телеобъективов с большим фокусным расстоянием. Телеобъектив увеличит цель на изображении, и чем больше фокусное расстояние, тем более обрезанным и увеличенным будет полученное изображение. Как и в случае с другими аберрациями, это в основном влияет на края и стороны изображения.Таким образом, самый простой способ сохранить изображение в фокусе — это установить на объектив меньшую диафрагму. На рисунке 6 центр изображения остается неискаженным, поэтому при использовании диафрагмы меньшего размера искаженный свет, проникающий с края, оказывается заблокированным.

Искажение усов

Искажение усов — это комбинация подушкообразного и цилиндрического искажений. Это приводит к тому, что внутренняя часть изображения изгибается, а внешняя часть изображения изгибается внутрь.Искажение усов — довольно редкая аберрация, когда на изображение влияет более одного шаблона искажения. Искажение усов обычно является признаком того, что объектив очень плохо сконструирован, поскольку это кульминация оптических ошибок, вызывающих слияние аберраций.

Расфокусировка

Практически любой, кто использовал какую-либо камеру, знаком с аберрацией расфокусировки. Когда изображение просто не в фокусе, оно испытывает аберрацию расфокусировки. Уменьшение резкости и контрастности изображения приведет к тому, что детали станут более размытыми с постепенными переходами.

Обычно это происходит из-за того, что ни одна из целей на изображении не находится в месте, где излучаемый или отражающийся от них свет сходится к датчику. Это означает, что свет будет фокусироваться на другой плоскости изображения, достаточно далеко от датчика, что приведет к полному размытию изображения. Весь свет будет иметь достаточно большой круг нерезкости, чтобы казаться полностью не в фокусе, как показано на рисунке 7.

Чтобы исправить расфокусировку, просто отрегулируйте фокусировку на объективе или положение камеры, пока цель не окажется в фокус.Однако в определенных условиях камера не может сфокусироваться на конкретной цели. Это часто зависит от расстояния: объект находится слишком близко или слишком далеко от объектива. В случае, когда невозможно добиться фокусировки, может потребоваться другой объектив камеры, чтобы изменить фокусное расстояние и минимальное расстояние фокусировки. В качестве альтернативы, уменьшение диафрагмы может позволить объективу сфокусироваться на дополнительных целях, которые находятся дальше, эффективно увеличивая глубину резкости, которая представляет собой расстояние между самой близкой и самой дальней целью, которые остаются в фокусе.Чтобы понять, какое фокусное расстояние требуется для системы зрения, прочтите информационный документ TeledyneLumenera «Правильное решение: выбор линзы для системы зрения».

Хроматический

Продольная / осевая аберрация

Цвет света представляет собой определенную длину волны света. Цветное изображение будет иметь несколько длин волн, попадающих в линзу и фокусирующихся в разных точках из-за преломления. Продольная или осевая хроматическая аберрация возникает из-за того, что разные длины волн фокусируются в разных точках вдоль оптической оси.Чем короче длина волны, тем ближе точка фокусировки к линзе, в то время как противоположное верно для длин волн, фокусирующихся дальше от линзы, как показано на рисунке 8. При уменьшении диафрагмы входящий свет может все еще фокусироваться на разных участках. точек, но ширина (диаметр) «кружков нерезкости» будет намного меньше, что приведет к менее резкому размытию.

Поперечная / боковая аберрация

Внеосевой свет, который приводит к тому, что волны различной длины распределяются по плоскости изображения, является поперечной или боковой хроматической аберрацией.Это приводит к появлению цветной окантовки по краям объектов на изображении. Это труднее исправить, чем продольную хроматическую аберрацию.

Его можно зафиксировать с помощью ахроматического дублета, вводящего разные показатели преломления. Смещая два конца видимого спектра к одной точке фокусировки, можно удалить цветную окантовку. Как для поперечной, так и для продольной хроматической аберрации также может помочь уменьшение размера апертуры. Кроме того, может быть полезно не отображать объекты изображения в высококонтрастных средах (т.е.е. изображения с очень светлым фоном). В микроскопии линза может использовать апохромат (APO) вместо ахроматной линзы, которая использует три линзы для коррекции всех длин волн входящего света. Когда цвет имеет первостепенное значение, уменьшение хроматической аберрации даст наилучшие результаты.

Итог

По мере того, как количество пикселей сенсора продолжает увеличиваться, слабые места в конструкции объектива могут стать более очевидными, а аберрации станут более заметными.Существует несколько типов аберраций, но постоянная тенденция состоит в том, что они размывают изображение по бокам и по краям.

Самый простой способ улучшить фокусировку на изображении, чтобы большая часть поля зрения оставалась в фокусе, — это применить меньшую диафрагму к объективу. Это общее решение в ситуациях, когда аберрации незначительны. Это обеспечит большую глубину резкости, но также снизит яркость изображения. Следовательно, это жизнеспособное решение только при наличии достаточного освещения.

Однако оптика в системе линз может смещаться. В тех случаях, когда аберрация очень сильна, единственным решением может быть более пристальный взгляд на внутреннюю оптику объектива камеры. Чтобы избежать этого, всегда следует обращаться с линзами осторожно и закреплять их, чтобы избежать чрезмерных ударов или вибрации. Некоторые аберрации можно исправить, отрегулировав внутреннюю оптику объектива, но для этого требуется много точной работы, и ее рекомендуется выполнять только обученным профессионалам.

Следует отметить, что еще одна распространенная аберрация — сферическая аберрация.Из-за формы сферических линз, имеющих изогнутую поверхность, свет будет отклоняться под более крутым углом по мере приближения к краю, заставляя его фокусироваться в разных точках вдоль оптической оси. Чтобы узнать больше о сферической аберрации, прочитайте специальный блог «Минимизация сферической аберрации: сделайте правильный выбор линзы для вашей системы визуализации».

За дополнительной информацией обращайтесь к экспертам Teledyne Lumenera по визуализации. Они также могут помочь с выбором камер, которые наилучшим образом соответствуют вашим требованиям.Обратитесь по адресу [email protected]

И подпишитесь на нашу рассылку, чтобы автоматически получать регулярные обновления от Teledyne Lumenera.

Хроматические и монохроматические оптические аберрации

Проектирование оптических систем никогда не было легкой задачей; даже идеально спроектированные системы содержат оптические аберрации. Хитрость заключается в том, чтобы понять и исправить эти оптические аберрации, чтобы создать оптимальную систему. Для этого рассмотрите типы аберраций, присутствующих в оптических системах.

Оптические аберрации — это отклонения от совершенной математической модели. Важно отметить, что они не вызваны какими-либо физическими, оптическими или механическими дефектами. Скорее, они могут быть вызваны самой формой линзы или размещением оптических элементов внутри системы из-за волновой природы света. Оптические системы обычно проектируются с использованием оптики первого порядка или параксиальной оптики для расчета размера и местоположения изображения. Параксиальная оптика не учитывает аберрации; он рассматривает свет как луч и поэтому не учитывает волновые явления, вызывающие аберрации.

Оптические аберрации называют и характеризуют по-разному. Для простоты рассмотрим аберрации, разделенные на две группы: хроматические аберрации (присутствующие при использовании более одной длины волны света) и монохроматические аберрации (присутствующие при использовании одной длины волны света).

ХРОМАТИЧЕСКИЕ АБЕРРАЦИИ

Хроматические аберрации подразделяются на два типа: поперечные и продольные. Продольная может быть как первичной, так и вторичной продольной хроматической аберрацией.

Поперечная хроматическая аберрация (TCA) возникает, когда размер изображения изменяется в зависимости от длины волны. Другими словами, когда используется белый свет, красные, желтые и синие длины волн фокусируются в разных точках вертикальной плоскости (рис. 1). С оптической точки зрения 656,3 нм (красный) обозначается как свет C, 587,6 нм (желтый) как свет d и 486,1 нм (синий) как свет F. Эти обозначения происходят от их линий излучения водорода для света C и F и гелия для света d.

Продольная хроматическая аберрация (LCA) возникает, когда разные длины волн фокусируются в разных точках вдоль горизонтальной оптической оси в результате дисперсионных свойств стекла.Показатель преломления стекла зависит от длины волны, поэтому он немного по-разному влияет на то, где фокусируется каждая длина волны света, что приводит к отдельным фокусным точкам для света F, d и C вдоль горизонтальной плоскости (рисунок 2).

Рисунок 1: Поперечная хроматическая аберрация одиночной положительной линзы

Рисунок 2: Продольная хроматическая аберрация одиночной положительной линзы

Рисунок 3: Ахроматическая дуплетная линза, корректирующая первичную продольную хроматическую аберрацию

Первичная коррекция LCA обычно выполняется с помощью ахроматической дуплетной линзы, которая состоит из положительных и отрицательных линзовых элементов с разными показателями преломления (рис. 3).Этот тип коррекции заставляет свет F и C фокусироваться в одном и том же месте, но мало влияет на положение фокуса d света, что оставляет остаточную хроматическую аберрацию.

Чтобы исправить эту остаточную LCA, необходимо использовать более сложную линзу или систему линз для смещения фокуса d-света так, чтобы он находился в том же осевом положении, что и фокус F и C. Этот тип коррекции обычно достигается с помощью апохроматической линзы, которая корректируется так, чтобы три длины волны фокусировались в одной и той же точке, или суперхроматической линзы, которая корректируется так, чтобы четыре длины волны фокусировались в одной и той же точке.На рисунках 4a — 4d показано сравнение сдвига фокуса между вышеупомянутыми типами систем линз.

Рисунок 4a: Иллюстрация сдвига фокуса для коррекции отсутствия аберрации с помощью одиночной линзы

Рис. 4b: Иллюстрация сдвига фокуса для коррекции первичной продольной хроматической аберрации с помощью ахроматической линзы

Рисунок 4c: Иллюстрация сдвига фокуса для коррекции вторичной продольной хроматической аберрации с помощью апохроматической линзы

Рисунок 4d: Иллюстрация сдвига фокуса для коррекции вторичной продольной хроматической аберрации с помощью суперахроматической линзы

МОНОХРОМАТИЧЕСКИЕ АБЕРРАЦИИ

Существует гораздо больше типов монохроматических аберраций по сравнению с хроматическими аберрациями.m \ left (\ theta \ right) \ bigg]} $$

В уравнении 1 W klm — коэффициент волнового фронта, H — нормализованная высота изображения, ρ — положение в зрачке, а θ — угол между ними, который получается из-за скалярного произведения двух векторов. Как только коэффициент волнового фронта известен, порядковый номер может быть определен путем сложения l и k. Однако это всегда будет четное число. Поскольку оптические аберрации часто называют аберрациями первого, третьего, пятого порядка и т. Д., Если k + l = 2, это аберрация первого порядка, если k + l = 4, это аберрация третьего порядка и т. Д.Обычно для системного анализа необходимы аберрации только первого и третьего порядка. Аберрации более высокого порядка существуют, но обычно не корректируются в оптических системах из-за усложнения, которое они вносят в систему. Обычно сложность исправления аберраций более высокого порядка не стоит улучшения качества изображения. Общие монохроматические аберрации третьего порядка и соответствующие им коэффициенты и уравнения перечислены в таблице 1.

Название аберрации Коэффициент волнового фронта Уравнение
Наклон Вт 111 Вт 111 Hρcos (θ)
Расфокусировка Вт 020 Вт 020 ρ 2
Сферический Вт 040 W 040 ρ 4
Кома Вт 131 Вт 131 3 cos (θ)
Астигматизм Вт 222 W 222 H 2 ρ 2 cos 2 (θ)
Кривизна поля Вт 220 W 220 H 2 ρ 2
Деформация Вт 311 W 311 H 3 ρcos (θ)

Таблица 1: Общие оптические аберрации третьего порядка

Оптические системы и системы формирования изображений могут содержать несколько комбинаций оптических аберраций.Эти оптические аберрации можно разделить на хроматические и монохроматические. Аберрации всегда ухудшают качество изображения, и очень большая часть оптической конструкции направлена ​​на распознавание и уменьшение этих аберраций. Первым шагом в исправлении аберраций является понимание различных типов и того, как они влияют на производительность системы. Обладая этими знаниями, можно разработать наилучшую возможную систему. Для получения более подробной информации о выявлении и коррекции хроматических и монохроматических аберраций см. Сравнение оптических аберраций.


Номер ссылки

  1. Dereniak, Eustace L., and Teresa D. Dereniak. Геометрическая и тригонометрическая оптика . Кембридж: Издательство Кембриджского университета, 2008.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.