Kromatisk aberration

Kromatisk aberration - förvrängning av bilden på grund av mediets brytningsindex beroende av våglängden för den strålning som passerar genom detta medium ( aberrationen beror på spridningen av ljus ) [1] . På grund av fenomenet dispersion är brännvidderna för olika våglängder (strålar med olika färger ) olika och faller inte in i en punkt, kallad fokus (fokuspunkt)

Kromatisk aberration är en typ av aberration i ett optiskt system .

I kromatisk aberration finns det:

positionskromatism;
förstoringskromatism;
kromatiska skillnader i geometriska aberrationer.

Kromatiska aberrationer leder till en minskning av bildens klarhet, och ibland också till utseendet av färgade konturer, ränder, fläckar på den - artefakter.

Positionskromatism

När ljus passerar genom optiskt glas eller andra optiska material observeras dispersion . Detta fenomen ligger i det faktum att mediets brytningsindex beror på strålningens våglängd (olika färger ).

Brytningsindex för blå strålar är större än för röda strålar , så fokus ( punkt ) för blå strålar är belägen närmare linsens bakre huvudplan än fokus för röda strålar . Det följer att strålarna som erhålls genom nedbrytningen av vitt ljus kommer att ha olika fokuspunkter . Det finns ingen enskild brännvidd för ett objektiv, men det finns en uppsättning brännvidder - ett fokus per stråle av varje färg. ${\displaystyle F_{blå))$ $F_{röd}$

Skillnaden kallas " positionskromatism " (eller kromatisk positionsskillnad, longitudinell kromatisk aberration [П 1] ) [2] . Bländaren minskar den något. $F_{blå}-F_{röd}$

I det här fallet kommer bilderna av objektet i strålar av olika färger att vara belägna på olika avstånd från den bakre huvudpunkten. Om du fokuserar på de röda strålarna kommer bilden i de blå strålarna att vara ur fokus, och vice versa.

Fotografiska linser är designade för att eliminera kromatiska aberrationer. Linssystemet som för två (till exempel blå och gula) strålars brännpunkter närmare varandra kallas akromatisk (akromatiserad [2] ), och när brännpunkterna för tre strålar närmar sig kallas det apokromatisk , fyra -superakromatisk .

Positionskromatism orsakar en avsevärd suddighet i bilden, därför måste, när du fotograferar svartvitt med en monokel och periskop , där den inte har eliminerats, efter att den har ställts in på skärpa, en ytterligare korrigering införs för objektivets relativa position till det ljuskänsliga elementet , bestämt av formeln: $sid$

p={\frac {d^{2}}{50f}},

var:

$d$ - konjugerad brännvidd ;
$f$ är brännvidden för en monokel eller periskop.

Behovet av korrigering orsakas av det faktum att bilden under visuell fokusering, på grund av ögats ökade känslighet för gula strålar, är inställd i deras fokus och inte i fokus för blåvioletta strålar, till vilka svart- och vitt icke- sensibiliserat fotografiskt material är mest känsligt. Blåvioletta strålar, som är ur fokus, bildar betydande "spridningscirklar" som minskar bildens skärpa.

Positionskromatism kan korrigeras genom att kombinera konvergerande och divergerande linser . Linser ska bestå av optiska glasögon och ha olika spridning [3] . När den passerar genom den första linsen avviker strålen till den optiska axeln och sprids . När den kommer in i den andra linsen avviker strålen något i motsatt riktning och sprids igen, men i motsatt riktning. Som ett resultat kompenseras den kromatiska aberrationen hos den första linsen av den andra, "negativa" linsen, och strålarna i olika färger kommer att samlas in vid en punkt. Sådana linser som korrigerar kromatismen i positionen kallas akromatiska linser (achromater).

Akromatiska linser används i många moderna linser . Det är långt ifrån alltid nödvändigt att akromatisera ett enskilt element i ett optiskt system eller en kombination av dem; det är tillräckligt att alla element som helhet kompenserar för varandras spridning.

För att minska kromatiska aberrationer i designen av optiska instrument ( objektiv , kikare , mikroskop , teleskop , etc.), kan optiska element som linser gjorda av speciella optiska glasögon ( Kurzflint , Langkron ), speglar eller zonplattor användas .

Ökande kromatism

Förstoringskromatism (även kallad förstoringskromatisk skillnad ) är en kromatisk aberration där bilder av samma föremål i strålar av olika färg har lite olika storlek. Minskar inte från bländaren , såväl som från ökningen .

För en färgbild i digital form kan förstoringskromatism till viss del korrigeras med programvara. För att exakt reducera bildens tre komponenter (röd, grön och blå) är det nödvändigt att ändra skalan för två av dem, vilket gör att den punkt där den optiska axeln passerade (vanligtvis är detta mitten av ramen) orörlig. Många råfilsomvandlare har en sådan funktion, men optisk korrigering är att föredra, eftersom komplexa linser även innehåller andra aberrationer som inte kan korrigeras med enkla konverteringar och är individuella för varje linsmodell, vilket gör att det blir svårt att isolera förstoringskromatism programmatiskt . Bra korrigering av förstoringskromatism är inte möjlig när objektivet fungerar dåligt i motljus . Att korrigera zoomkromatism på en dator förbättrar bildkvaliteten, men det är fortfarande att föredra att fotografera med objektiv som har minimala avvikelser. Således har objektiv med fast brännvidd vanligtvis betydligt mindre aberrationer än zoomobjektiv .

Kromatiska skillnader i geometriska aberrationer

I allmänhet är varje geometrisk aberration färgberoende . Så till exempel kan sfärisk aberration vara olika för blå och röda strålar ("sfärokromatism") och/eller kromatisk skillnad i aberrationer hos sneda strålar [4] . Dessa kan också betraktas som kromatiska aberrationer, eftersom biverkningarna av deras inflytande i allmänhet liknar biverkningarna av positions- och förstoringskromatism.

Kromatisk aberration i fotografi

I många moderna kameror korrigeras zoomkromatism automatiskt. Justeringen utförs av kamerans processor när filen skrivs (t.ex. JPEG ). När du fotograferar i RAW kan justeringar göras senare - vid bearbetning av RAW-filen. Programvarukorrigering av förstoringskromatism minskar inte bildens klarhet.

Samtidigt kan positionskromatism inte korrigeras genom mjukvarubehandling. . Många ultrasnabba linser, inklusive professionella modeller [5] , har uttalad positionskromatism vid öppna bländare. Som regel upphör positionskromatism att märkas när bländaren stängs ner till f / 2,8-f / 4.

Anteckningar

Kommentarer

↑ Om positionskromatismen beskrivs av skillnaden i höjderna av infallande strålar av olika färger på fokuseringsplanet, så kallas positionskromatismen "tvärgående kromatisk aberration"

Källor

↑ Photokinotechnics, 1981 , sid. 397.
↑ 1 2 Volosov, 1978 , sid. 154.
↑ Småformatsfotografi, 1959 , sid. 295.
↑ Volosov, 1978 , sid. 157.
↑ Canon EF 50mm f/1.2 USM L (fullformat) - Granskning/testrapport

Litteratur

E. A. Iofis . Fotografisk teknik / I. Yu. Shebalin. - M.,: "Sovjetisk uppslagsverk", 1981. - S. 397 . — 447 sid.
D. S. Volosov . Fotografisk optik. - 2:a uppl. - M.,: "Konst", 1978. - S. 154-159. — 543 sid.
A. N. Vedenov. Nackdelar med objektivet och dess korrigering i objektivet // Småformatsfotografering / I. V. Barkovsky. - L.,: Lenizdat, 1959. - S. 291-297. — 675 sid.

Ordböcker och uppslagsverk	Britannica (online)