Idealių dalykų nebūna... Nėra idealaus lęšio – objektyvo, galinčio sukonstruoti be galo mažo taško vaizdą be galo mažo taško pavidalu. To priežastis yra - sferinė aberacija.
Sferinė aberacija - iškraipymas, atsirandantis dėl spindulių, sklindančių skirtingais atstumais nuo optinės ašies, fokusavimo skirtumo. Skirtingai nuo anksčiau aprašytų komos ir astigmatizmo atvejų, šis iškraipymas nėra asimetriškas ir sukelia vienodą spindulių nukrypimą nuo taškinio šviesos šaltinio.
Sferinė aberacija būdinga įvairaus laipsnio Visi objektyvai, išskyrus keletą išimčių (vieną, apie kurį žinau, yra Era-12, jo ryškumą daugiausia riboja chromatizmas), būtent šis iškraipymas riboja objektyvo ryškumą esant atvirai diafragmai.
1 schema (Wikipedia). Sferinės aberacijos atsiradimas
Sferinė aberacija turi daug veidų – kartais ji vadinama kilnia „programine įranga“, kartais – žemos kokybės „muilu“, ji iš esmės formuoja objektyvo „bokeh“. Jos dėka Trioplan 100/2.8 yra burbulų generatorius, o naujasis Lomografijos draugijos Petzvalas turi suliejimo kontrolę... Tačiau pirmiausia.
Kaip vaizde atsiranda sferinė aberacija?
Ryškiausias pasireiškimas – objekto kontūrų išsiliejimas ryškumo zonoje („kontūrų švytėjimas“, „minkštas efektas“), smulkių detalių nuslėpimas, defokusavimo pojūtis („muilas“ – sunkiais atvejais);
Sferinės aberacijos (programinės įrangos) pavyzdys vaizde, padarytame „Industar-26M“ iš FED, F/2.8
Daug mažiau akivaizdus yra sferinės aberacijos pasireiškimas objektyvo bokeh. Priklausomai nuo ženklo, korekcijos laipsnio ir pan., sferinė aberacija gali sudaryti įvairius painiavos ratus.
Nuotraukos, darytos naudojant Triplet 78/2.8 (F/2.8) pavyzdys – painiavos apskritimai turi ryškią kraštinę ir šviesų centrą – objektyvas turi didelę sferinę aberaciją
Aplanatu KO-120M 120/1.8 (F/1.8) padarytos nuotraukos pavyzdys - painiavos ratas turi silpnai apibrėžtą kraštą, bet jis vis tiek yra. Sprendžiant iš bandymų (kuriuos aš paskelbiau anksčiau kitame straipsnyje), objektyvas turi mažai sferinės aberacijos
Ir kaip objektyvo, kuriame sferinės aberacijos dydis yra neįtikėtinai mažas, pavyzdys – nuotrauka, daryta naudojant Era-12 125/4 (F/4). Apskritimas visiškai neturi kraštinės, o ryškumo pasiskirstymas yra labai tolygus. Tai rodo puikų objektyvo korekciją (tai iš tikrųjų yra tiesa).
Sferinės aberacijos pašalinimas
Pagrindinis metodas yra diafragma. „Papildomų“ sijų nupjovimas leidžia pagerinti ryškumą.
2 schema (Wikipedia) – sferinės aberacijos mažinimas naudojant diafragmą (1 pav.) ir defokusavimą (2 pav.). Defokusavimo metodas dažniausiai netinka fotografuojant.
Pasaulio nuotraukų pavyzdžiai (centras iškirptas) su skirtingomis diafragmomis – 2,8, 4, 5,6 ir 8, darytos naudojant objektyvą Industar-61 (ankstyvasis, FED).
F/2.8 – gana stipri programinė įranga užtemdyta
.jpg)
F/4 – sumažėjo programinė įranga, pagerėjo vaizdo detalės
.jpg)
F/5.6 - programinės įrangos praktiškai nėra
F/8 – jokios programinės įrangos, smulkios detalės aiškiai matomos
IN grafiniai redaktoriai galite naudoti paryškinimo ir neryškumo pašalinimo funkcijas, kurios leidžia šiek tiek sumažinti neigiamas poveikis sferinė aberacija.
Kartais sferinė aberacija atsiranda dėl objektyvo gedimo. Paprastai - tarpų tarp lęšių pažeidimai. Koregavimas padeda.
Pavyzdžiui, kyla įtarimas, kad kažkas nutiko konvertuojant Jupiterį-9 į LZOS: lyginant su KMZ gaminamu Jupiter-9, LZOS tiesiog trūksta ryškumo dėl didžiulės sferinės aberacijos. De facto objektyvai skiriasi absoliučiai viskuo, išskyrus skaičius 85/2. Balta gali kovoti su Canon 85/1.8 USM, o juoda – tik su Triplet 78/2.8 ir minkštais objektyvais.
Nuotrauka daryta su juodu 80-ųjų Jupiteriu-9, LZOS (F/2)
Nušautas ant balto Jupiter-9 1959 m., KMZ (F/2)
Fotografo požiūris į sferinę aberaciją
Sferinė aberacija sumažina vaizdo ryškumą ir kartais būna nemalonu – atrodo, kad objektas yra nefokusuotas. Įprasto fotografavimo metu neturėtumėte naudoti optikos su padidinta sframine aberacija.
Tačiau sferinė aberacija yra neatsiejama objektyvo modelio dalis. Be jo nebūtų gražių minkštų portretų ant Tair-11, beprotiškų pasakiškų monoklio peizažų, garsiojo Meyer Trioplan burbulinio bokeh, Industar-26M „žirnių“ ir „tūrinių“ formos apskritimų. katės akis adresu Zeiss Planar 50/1.7. Nereikėtų stengtis atsikratyti sferinės lęšių aberacijos – turėtumėte pabandyti rasti tam panaudojimą. Nors, žinoma, perteklinė sferinė aberacija daugeliu atvejų nieko gero neduoda.
išvadas
Straipsnyje išsamiai išnagrinėjome sferinės aberacijos įtaką fotografijai: ryškumui, bokeh, estetikai ir kt.
1. Įvadas į aberacijų teoriją
Kalbant apie objektyvo veikimą, dažnai girdimas žodis aberacijos. „Tai puikus objektyvas, jame praktiškai ištaisytos visos aberacijos!“ - tezę, kurią labai dažnai galima rasti diskusijose ar apžvalgose. Kur kas rečiau tenka išgirsti diametraliai priešingą nuomonę, pavyzdžiui: „Tai nuostabus objektyvas, jo likutinės aberacijos gerai išreikštos ir suformuoja neįprastai plastišką ir gražų raštą“...
Kodėl kyla tokios skirtingos nuomonės? Pabandysiu atsakyti į šį klausimą: kiek geras/blogas šis reiškinys objektyvams ir apskritai fotografijos žanrams. Tačiau pirmiausia pabandykime išsiaiškinti, kas yra fotografinio objektyvo aberacijos. Pradėsime nuo teorijos ir kai kurių apibrėžimų.
IN bendram naudojimui terminas Aberacija (lot. ab- „iš“ + lot. errare „klaidžioti, klysti“) - tai nukrypimas nuo normos, klaida, kažkoks pažeidimas normalus veikimas sistemos.
Objektyvo aberacija- klaida arba vaizdo klaida optinėje sistemoje. Taip yra dėl to, kad realioje aplinkoje gali atsirasti didelis spindulių nukrypimas nuo krypties, kuria jie eina apskaičiuotoje „idealioje“ optinėje sistemoje.
Dėl to nukenčia visuotinai pripažinta fotografinio vaizdo kokybė: nepakankamas ryškumas centre, kontrasto praradimas, stiprus susiliejimas kraštuose, geometrijos ir erdvės iškraipymai, spalvų aureolės ir kt.
Pagrindinės fotoobjektyvams būdingos aberacijos yra šios:
- Komatinė aberacija.
- Iškraipymas.
- Astigmatizmas.
- Vaizdo lauko kreivumas.
Prieš atidžiau pažvelgdami į kiekvieną iš jų, prisiminkime iš straipsnio, kaip spinduliai praeina pro objektyvą idealioje optinėje sistemoje:
Nesveikas. 1. Spindulių praėjimas idealioje optinėje sistemoje.
Kaip matome, visi spinduliai surenkami viename taške F – pagrindiniame židinyje. Tačiau iš tikrųjų viskas yra daug sudėtingiau. Optinių aberacijų esmė yra ta, kad spinduliai, patenkantys į objektyvą iš vieno šviesos taško, nesurenkami viename taške. Taigi, pažiūrėkime, kokie nukrypimai atsiranda optinėje sistemoje, kai susiduriama su įvairiomis aberacijomis.
Čia taip pat reikia nedelsiant pažymėti, kad tiek paprastame, tiek sudėtingame objektyve visos toliau aprašytos aberacijos veikia kartu.
Veiksmas sferinė aberacija yra tai, kad spinduliai, patenkantys į lęšio kraštus, surenkami arčiau lęšio nei spinduliai, patenkantys į centrinę lęšio dalį. Dėl to taško vaizdas plokštumoje pasirodo neryškaus apskritimo arba disko pavidalu.
.gif)
Nesveikas. 2. Sferinė aberacija.
Nuotraukose sferinės aberacijos padariniai atrodo kaip sušvelnintas vaizdas. Efektas ypač dažnai pastebimas esant atviroms diafragmoms, o objektyvai su didesne diafragma yra jautresni šiai aberacijai. Jei išsaugomas kontūrų ryškumas, toks švelnus efektas gali būti labai naudingas kai kurioms fotografijos rūšims, pavyzdžiui, portretams.
Liga.3. Švelnus poveikis atvirai apertūrai dėl sferinės aberacijos.
Lęšiuose, pagamintuose tik iš sferinių lęšių, beveik neįmanoma visiškai pašalinti tokio tipo aberacijos. Itin greituose lęšiuose – vienintelis efektyvus metodas Jo reikšminga kompensacija yra asferinių elementų naudojimas optiniame konstrukcijoje.
3. Komatinė aberacija arba „koma“
Tai specialus šoninių spindulių sferinės aberacijos tipas. Jo poveikis slypi tame, kad spinduliai, patenkantys kampu į optinę ašį, nesurenkami viename taške. Šiuo atveju šviečiančio taško vaizdas kadro kraštuose gaunamas „skraidančios kometos“, o ne taško pavidalu. Dėl komos taip pat gali būti per daug eksponuojamos vaizdo sritys, esančios nesufokusuotoje srityje.
.gif)
Nesveikas. 4. Koma.
Nesveikas. 5. Koma nuotraukos vaizde
Tai tiesioginė šviesos sklaidos pasekmė. Jo esmė ta, kad baltos šviesos spindulys, praeinantis pro objektyvą, suskaidomas į jį sudarančius spalvotus spindulius. Trumpųjų bangų spinduliai (mėlyni, violetiniai) lęšyje lūžta stipriau ir suartėja arčiau jo nei ilgo židinio spinduliai (oranžiniai, raudoni).
Nesveikas. 6. Chromatinė aberacija. F - violetinių spindulių židinys. K - raudonųjų spindulių židinys.
Čia, kaip ir sferinės aberacijos atveju, šviečiančio taško vaizdas plokštumoje gaunamas neryškaus apskritimo/disko pavidalu.
Nuotraukose chromatinė aberacija pasireiškia pašalinių atspalvių ir spalvotų objektų kontūrų pavidalu. Aberacijos įtaka ypač pastebima kontrastingose scenose. Šiuo metu CA galima lengvai ištaisyti RAW keitikliuose, jei fotografavimas buvo atliktas RAW formatu.
Nesveikas. 7. Chromatinės aberacijos pasireiškimo pavyzdys.
5. Iškraipymas
Iškraipymas pasireiškia nuotraukos išlinkimu ir geometrijos iškraipymu. Tie. vaizdo mastelis kinta didėjant atstumui nuo lauko centro iki kraštų, dėl to tiesios linijos krypsta link centro arba į kraštus.
Išskirti statinės formos arba neigiamas(labiausiai būdinga plačiam kampui) ir pagalvėlės formos arba teigiamas iškraipymas (dažniau pastebimas esant dideliam židinio nuotoliui).
Nesveikas. 8. Pagalvėlės ir statinės iškraipymas
Iškraipymai paprastai yra daug ryškesni objektyvuose su kintamu židinio nuotoliu (priartinimu), nei objektyvuose su fiksuotu židinio nuotoliu (fiksuoti). Kai kurie įspūdingi lęšiai, tokie kaip Fish Eye ( Žuvies akis), sąmoningai netaisomas, o iškraipymas net pabrėžiamas.
Nesveikas. 9. Ryškus cilindrinis objektyvo iškraipymasZenitar 16mmŽuvies akis.
Šiuolaikiniuose objektyvuose, įskaitant tuos, kurių židinio nuotolis yra kintamas, iškraipymas gana efektyviai ištaisomas optinėje konstrukcijoje įdedant asferinį lęšį (arba kelis lęšius).
6. Astigmatizmas
Astigmatizmas(iš graikų stigma - taškas) pasižymi tuo, kad neįmanoma gauti šviesos taško vaizdų lauko kraštuose tiek taško, tiek net disko pavidalu. Šiuo atveju pagrindinėje optinėje ašyje esantis šviečiantis taškas perduodamas kaip taškas, o jeigu taškas yra už šios ašies, tai perduodamas kaip tamsėjantis, susikertančios linijos ir pan.
Šis reiškinys dažniausiai pastebimas vaizdo kraštuose.
Nesveikas. 10. Astigmatizmo pasireiškimas
7. Vaizdo lauko kreivumas
Vaizdo lauko kreivumas- tai aberacija, dėl kurios plokščio objekto vaizdas, statmenas objektyvo optinei ašiai, yra ant lęšio įgaubto arba išgaubto paviršiaus. Dėl šios aberacijos vaizdo lauke atsiranda netolygus ryškumas. Kai centrinė vaizdo dalis yra ryškiai sufokusuota, jos kraštai bus nefokusuoti ir neatrodys aštrūs. Jei pakoreguosite ryškumą išilgai vaizdo kraštų, jo centrinė dalis bus neryški.
Sferinė aberacija ()
Jei visi koeficientai, išskyrus B, yra lygūs nuliui, tada (8) įgauna formą
Aberacijos kreivės šiuo atveju turi koncentrinių apskritimų formą, kurių centrai yra paraksialinio vaizdo taške, o spinduliai yra proporcingi trečiajai zonos spindulio laipsniai, bet nepriklauso nuo vietos () objektas regėjimo zonoje. Šis vaizdo defektas vadinamas sferine aberacija.
Nepriklausoma sferinė aberacija iškraipo vaizdo ašies ir už ašies taškus. Iš objekto ašinio taško atsirandantys spinduliai, su ašimi darantys reikšmingus kampus, kirs jį taškuose, esančiuose prieš arba už paraksialinio židinio (5.4 pav.). Taškas, kuriame spinduliai iš diafragmos krašto susikerta su ašimi, buvo vadinamas krašto židiniu. Jei ekranas vaizdo srityje yra stačiu kampu ašies atžvilgiu, tada yra ekrano padėtis, kurioje apvali vieta vaizdų ant jo yra minimalus; šis minimalus „vaizdas“ vadinamas mažiausiu sklaidos ratu.
koma ()
Aberacija, kuriai būdingas ne nulinis F koeficientas, vadinama koma. Radiacinės aberacijos komponentai šiuo atveju turi pagal (8). peržiūrėti
Kaip matome, esant fiksuotam zonos spinduliui, taškas (žr. 2.1 pav.), keičiantis nuo 0 į du kartus, apibūdina apskritimą vaizdo plokštumoje. Apskritimo spindulys yra lygus, o jo centras yra atstumu nuo paraksialinio židinio į šoną neigiamos reikšmės adresu. Vadinasi, šis apskritimas liečia dvi tieses, einančias per paraksialinį vaizdą ir komponentus su ašimi adresu 30° kampai. Jei visi bėgs galimas vertes, tada panašių apskritimų rinkinys sudaro plotą, kurį riboja šių tiesių atkarpos ir didžiausio aberacijos apskritimo lankas (3.3 pav.). Gautos srities matmenys didėja tiesiškai didėjant objekto taško atstumui nuo sistemos ašies. Kai įvykdoma Abbe sinusų sąlyga, sistema pateikia ryškų objekto plokštumos elemento, esančio arti ašies, vaizdą. Vadinasi, šiuo atveju aberacijos funkcijos išplėtimas negali apimti terminų, kurie tiesiškai priklauso nuo. Iš to išplaukia, kad jei įvykdoma sinusinė būklė, pirminės komos nėra.
Astigmatizmas () ir lauko kreivumas ()
Patogiau aberacijas, apibūdinamas koeficientais C ir D, nagrinėti kartu. Jei visi kiti koeficientai (8) yra lygūs nuliui, tada
Norėdami parodyti tokių aberacijų svarbą, pirmiausia darykime prielaidą, kad vaizdo spindulys yra labai siauras. Pagal § 4.6 tokio pluošto spinduliai kerta du trumpus kreivių segmentus, iš kurių vienas (tangentinė židinio linija) yra statmena dienovidinio plokštumai, o kita (sagitalinė židinio linija) yra šioje plokštumoje. Dabar panagrinėkime šviesą, sklindančią iš visų objekto plokštumos baigtinės srities taškų. Židinio linijos vaizdo erdvėje pavirs tangentiniais ir sagitaliniais židinio paviršiais. Iš pradžių šie paviršiai gali būti laikomi sferomis. Tegul ir yra jų spinduliai, kurie laikomi teigiamais, jei atitinkami kreivio centrai yra kitoje vaizdo plokštumos pusėje, iš kurios sklinda šviesa (3.4. i pav. parodytu atveju).
Kreivio spinduliai gali būti išreikšti koeficientais SU Ir D. Norėdami tai padaryti, skaičiuojant spindulių aberacijas atsižvelgiant į kreivumą, patogiau naudoti įprastas koordinates, o ne Seidelio kintamuosius. Turime (3.5 pav.)
Kur u- mažas atstumas tarp sagitalinės židinio linijos ir vaizdo plokštumos. Jeigu v yra atstumas nuo šios židinio linijos iki ašies, tada
jei vis dar apleistas Ir palyginti su, tada iš (12) randame
taip pat
Dabar parašykime šiuos ryšius Seidelio kintamaisiais. Į juos pakeitę (2.6) ir (2.8), gauname
ir panašiai
Paskutiniuose dviejuose santykiuose galime pakeisti ir tada, naudodami (11) ir (6), gauname
Dydis 2C + D paprastai vadinamas tangentinio lauko kreivumas, dydis D -- sagitalinio lauko kreivumas, ir jų pusę sumos
kuri yra proporcinga jų aritmetiniam vidurkiui, – tiesiog lauko kreivumas.
Iš (13) ir (18) matyti, kad aukštyje nuo ašies atstumas tarp dviejų židinio paviršių (t. y. vaizdą sudarančio pluošto astigminis skirtumas) yra lygus
Pusė skirtumas
paskambino astigmatizmas. Nesant astigmatizmo (C = 0) turime. Spindulys R Bendras, sutampantis, židinio paviršius šiuo atveju gali būti apskaičiuojamas naudojant paprastą formulę, į kurią įeina atskirų sistemos paviršių kreivumo spinduliai ir visų terpių lūžio rodikliai.
Iškraipymas ()
Jei santykiuose (8) tik koeficientas skiriasi nuo nulio E, Tai
Kadangi tai neapima koordinačių ir, ekranas bus stigmatiškas ir nepriklausys nuo išeinančio vyzdžio spindulio; tačiau vaizdo taškų atstumai iki ašies nebus proporcingi atitinkamiems objektų taškų atstumams. Ši aberacija vadinama iškraipymu.
Esant tokiai aberacijai, bet kurios linijos vaizdas objekto plokštumoje, einantis per ašį, bus tiesi, bet bet kurios kitos linijos vaizdas bus išlenktas. Fig. 3.6, o objektas parodytas lygiagrečių ašims linijų tinklelio pavidalu X Ir adresu ir yra vienodu atstumu vienas nuo kito. Ryžiai. 3.6. b iliustruoja vadinamąjį statinės iškraipymas (E>0), ir pav. 3.6. V - pagalvėlės iškraipymas (E<0 ).
Ryžiai. 3.6.
Anksčiau buvo teigiama, kad iš penkių Seidel aberacijų trys (sferinė, koma ir astigmatizmas) trukdo vaizdo ryškumui. Kiti du (lauko kreivumas ir iškraipymas) keičia jo padėtį ir formą. Apskritai neįmanoma sukurti sistemos, kuri būtų laisva ir nuo visų pirminių aberacijų, ir nuo aukštesnės eilės aberacijų; todėl visada turime ieškoti tinkamo kompromisinio sprendimo, kuriame būtų atsižvelgta į jų santykines vertybes. Kai kuriais atvejais Seidel aberacijas gali žymiai sumažinti aukštesnės eilės aberacijos. Kitais atvejais būtina visiškai pašalinti kai kurias aberacijas, net jei atsiranda kitų tipų nukrypimų. Pavyzdžiui, koma teleskopuose turi būti visiškai pašalinta, nes jei ji yra, vaizdas bus asimetriškas ir visi tikslūs astronomijos padėties matavimai bus beprasmi. . Kita vertus, tam tikro lauko kreivumo buvimas ir iškraipymas yra gana nekenksmingas, nes jį galima pašalinti naudojant atitinkamus skaičiavimus.
optinė aberacija chromatinis astigmatizmo iškraipymas
→ Aberacija astronomijojeŽodis aberacija reiškia daugybę optinių efektų, susijusių su objekto iškraipymu stebėjimo metu. Šiame straipsnyje kalbėsime apie keletą aberacijų tipų, kurie yra aktualiausi astronominiams stebėjimams.
Šviesos aberacija astronomijoje tai akivaizdus dangaus objekto poslinkis dėl baigtinio šviesos greičio, kartu su stebimo objekto ir stebėtojo judėjimu. Aberacijos poveikis lemia tai, kad matoma kryptis į objektą nesutampa su geometrine kryptimi į jį tuo pačiu laiko momentu.
Poveikis yra tas, kad dėl Žemės judėjimo aplink Saulę ir laiko, kurio reikia šviesai keliauti, stebėtojas mato žvaigždę kitoje vietoje nei ten, kur ji yra. Jei Žemė stovėtų arba šviesa sklistų akimirksniu, šviesos aberacijos nebūtų. Todėl, teleskopu nustatydami žvaigždės padėtį danguje, turime ne matuoti žvaigždės pasvirimo kampą, o šiek tiek jį padidinti Žemės judėjimo kryptimi.
Aberacijos efektas nėra didelis. Didžiausia jo vertė pasiekiama su sąlyga, kad žemė juda statmenai spindulio krypčiai. Šiuo atveju žvaigždės padėties nuokrypis yra tik 20,4 sekundės, nes žemė per 1 sekundę nuvažiuoja tik 30 km, o šviesos spindulys – 300 000 km.
Taip pat yra keletas tipų geometrinė aberacija. Sferinė aberacija- lęšio ar objektyvo aberacija, kurią sudaro tai, kad platus monochromatinės šviesos spindulys, sklindantis iš taško, esančio ant pagrindinės lęšio optinės ašies, eidamas pro objektyvą, susikerta ne viename, o daugelyje taškų. yra ant optinės ašies skirtingais atstumais nuo objektyvo, todėl vaizdas yra neryškus. Dėl to taškinis objektas, pvz., žvaigždė, gali būti matomas kaip mažas rutulys, šio kamuoliuko dydis laikomas žvaigždės dydžiu.
Vaizdo lauko kreivumas- aberacija, dėl kurios plokščio objekto vaizdas, statmenas objektyvo optinei ašiai, yra ant lęšio įgaubto arba išgaubto paviršiaus. Dėl šios aberacijos vaizdo lauke atsiranda netolygus ryškumas. Todėl, kai centrinė vaizdo dalis yra ryškiai sufokusuota, jos kraštai bus nefokusuoti ir vaizdas bus neryškus. Jei pakoreguosite ryškumą išilgai vaizdo kraštų, jo centrinė dalis bus neryški. Šio tipo nukrypimai nėra reikšmingi astronomijai.
Štai dar keli aberacijos tipai:
Difrakcijos aberacija atsiranda dėl šviesos difrakcijos ant fotografinio objektyvo diafragmos ir rėmo. Difrakcijos aberacija riboja fotografinio objektyvo skiriamąją gebą. Dėl šios aberacijos mažiausias kampinis atstumas tarp taškų, kuriuos išsprendžia objektyvas, yra ribojamas lambda/D radianais, kur lambda yra naudojamos šviesos bangos ilgis (optinis diapazonas paprastai apima elektromagnetines bangas, kurių ilgis nuo 400 nm iki 700 nm). , D yra objektyvo skersmuo. Žvelgiant į šią formulę, tampa aišku, koks svarbus yra objektyvo skersmuo. Šis parametras yra svarbiausias didžiausiems ir brangiausiems teleskopams. Taip pat aišku, kad teleskopas, galintis matyti rentgeno spindulius, yra geresnis nei įprastinis optinis teleskopas. Faktas yra tas, kad rentgeno spindulių bangos ilgis yra 100 kartų trumpesnis už šviesos bangos ilgį optiniame diapazone. Todėl tokių teleskopų mažiausias matomas kampinis atstumas yra 100 kartų mažesnis nei įprastų optinių teleskopų, kurių objektyvo skersmuo yra toks pat.
Aberacijos tyrimas leido žymiai patobulinti astronominius instrumentus. Šiuolaikiniuose teleskopuose aberacijos poveikis yra sumažintas iki minimumo, tačiau būtent aberacija riboja optinių prietaisų galimybes.
Paprastai jis laikomas spindulių pluoštu, kylančiu iš objekto, esančio optinėje ašyje, taško. Tačiau sferinė aberacija atsiranda ir kitiems spindulių pluoštams, kylantiems iš objekto taškų, nutolusių nuo optinės ašies, tačiau tokiais atvejais ji laikoma viso pasvirusio spindulių pluošto aberacijų sudedamąja dalimi. Be to, nors ši aberacija vadinama sferinės, jis būdingas ne tik sferiniams paviršiams.
Dėl sferinės aberacijos cilindrinis spindulių pluoštas, lūžęs lęšiu (vaizdo erdvėje), įgauna ne kūgio, o kokios nors piltuvėlio formos figūrą, kurios išorinis paviršius, esantis šalia butelio, vadinamas kaustiniu paviršiumi. Šiuo atveju taško vaizdas turi disko formą su netolygiu apšvietimo pasiskirstymu, o kaustinės kreivės forma leidžia spręsti apie apšvietimo pasiskirstymo pobūdį. Apskritai, sklaidos figūra, esant sferinei aberacijai, yra koncentrinių apskritimų, kurių spindulys yra proporcingas trečiajai įėjimo (arba išėjimo) vyzdžio koordinačių laipsniai, sistema.
Apskaičiuotos reikšmės
Atstumas δs" išilgai optinės ašies tarp nulinių ir kraštutinių spindulių nykstamųjų taškų vadinama išilginė sferinė aberacija.
Skersmuo δ" Sklaidos ratas (diskas) nustatomas pagal formulę
- 2h 1 - sistemos angos skersmuo;
- a"- atstumas nuo sistemos iki vaizdo taško;
- δs"- išilginė aberacija.
Objektams, esantiems begalybėje
Derinant tokius paprastus lęšius, sferinė aberacija gali būti gerokai pakoreguota.
Sumažinimas ir korekcija
Kai kuriais atvejais nedidelį trečios eilės sferinės aberacijos kiekį galima ištaisyti šiek tiek defokusuojant objektyvą. Tokiu atveju vaizdo plokštuma pasislenka į vadinamąją „Geriausios montavimo plokštumos“, paprastai yra viduryje, tarp ašinių ir kraštutinių spindulių sankirtos ir nesutampa su siauriausiu plataus pluošto spindulių (mažiausios sklaidos disko) susikirtimo tašku. Šis neatitikimas paaiškinamas šviesos energijos pasiskirstymu mažiausiai išsibarsčiusiame diske, formuojant apšvietimo maksimumus ne tik centre, bet ir pakraštyje. Tai yra, galime sakyti, kad „diskas“ yra ryškus žiedas su centriniu tašku. Todėl optinės sistemos skiriamoji geba plokštumoje, kuri sutampa su mažiausio sklaidos disku, bus mažesnė, nepaisant mažesnės skersinės sferinės aberacijos vertės. Šio metodo tinkamumas priklauso nuo sferinės aberacijos dydžio ir apšvietimo pasiskirstymo sklaidos diske pobūdžio.
Griežtai kalbant, sferinė aberacija gali būti visiškai ištaisyta tik kai kurioms siaurų zonų poroms ir, be to, tik tam tikriems dviem konjuguotiems taškams. Tačiau praktiškai korekcija gali būti gana patenkinama net dviejų lęšių sistemoms.
Paprastai vienos aukščio vertės sferinė aberacija pašalinama h 0, atitinkantis sistemos vyzdžio kraštą. Šiuo atveju didžiausia liekamosios sferinės aberacijos vertė tikimasi aukštyje h e nustatoma pagal paprastą formulę
Likutinė sferinė aberacija lemia tai, kad taško vaizdas niekada netampa tašku. Tai išliks diskas, nors ir daug mažesnio dydžio nei nepataisytos sferinės aberacijos atveju.
Siekiant sumažinti liekamąją sferinę aberaciją, sistemos vyzdžio krašte dažnai naudojama apskaičiuota „per didelė korekcija“, kuri krašto zonos sferinei aberacijai suteikia teigiamą reikšmę ( δs"> 0). Tuo pačiu metu spinduliai kerta vyzdį aukštyje h e, susikerta dar arčiau židinio, o kraštiniai spinduliai, nors ir susilieja už židinio taško, neperžengia sklaidos disko ribų. Taigi, sklaidos disko dydis mažėja ir jo ryškumas didėja. Tai yra, pagerėja ir vaizdo detalumas, ir kontrastas. Tačiau dėl apšvietimo pasiskirstymo sklaidos diske ypatumų objektyvai su „perteisinta“ sferine aberacija dažnai turi „dvigubą“ suliejimą už fokusavimo srities.
Kai kuriais atvejais leidžiama atlikti reikšmingą „pakartotinę korekciją“. Pavyzdžiui, ankstyvieji Carl Zeiss Jena „Planars“ turėjo teigiamą sferinės aberacijos vertę ( δs"> 0), tiek kraštinei, tiek vidurinei vyzdžio zonai. Šis sprendimas šiek tiek sumažina kontrastą esant pilnai diafragmai, bet pastebimai padidina skiriamąją gebą esant mažoms diafragmoms.
Pastabos
Literatūra
- Begunovas B. N. Geometrinė optika, Maskvos valstybinio universiteto leidykla, 1966 m.
- Volosovas D.S., Fotografijos optika. M., „Iskusstvo“, 1971 m.
- Zakaznovas N.P. ir kt., Teorija optines sistemas, M., „Mechanikos inžinerija“, 1992 m.
- Landsbergis G. S. Optika. M., FIZMATLIT, 2003 m.
- Churilovskis V. N. Optinių prietaisų teorija, Leningradas, „Mašinų gamyba“, 1966 m.
- Smith, Warren J. Šiuolaikinė optinė inžinerija, McGraw-Hill, 2000 m.
Wikimedia fondas. 2010 m.
Fizinė enciklopedija
Vienas iš optinių sistemų aberacijų tipų (žr. Optinių sistemų aberacijos); pasireiškia fokusavimo neatitikimu šviesos spinduliams, praeinantiems per ašies simetrišką optinę sistemą (lęšį (žr. Objektyvas), Objektyvas), skirtingais atstumais nuo ... Didžioji sovietinė enciklopedija
Vaizdo iškraipymas optinėse sistemose dėl to, kad šviesos spinduliai iš taškinio šaltinio, esančio optinėje ašyje, nesurenkami viename taške, kai spinduliai praeina per sistemos dalis, nutolusias nuo ašies. * * * Sferinis… … enciklopedinis žodynas
sferinė aberacija- sferinė aberacija statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. sferinė aberacija vok. sphärische Aberration, f rus. sferinė aberacija, f pranc. aberration de spéricité, f; aberration sphérique, f … Fizikos terminų žodynas
RUFINĖ ABERACIJA- Žiūrėkite aberaciją, sferinę... Žodynas psichologijoje
sferinė aberacija- atsiranda dėl šviesos spindulių, einančių skirtingais atstumais nuo sistemos optinės ašies, židinių neatitikimo, dėl kurio susidaro taško vaizdas skirtingo apšvietimo apskritimo pavidalu. Taip pat žiūrėkite: Aberacija chromatinė aberacija ... Enciklopedinis metalurgijos žodynas
Viena iš optinių sistemų aberacijų, kurią sukelia šviesos spindulių, einančių pro ašiesimetrinį optinį lęšį, židinių neatitikimas. sistema (lęšis, objektyvas) skirtingais atstumais nuo šios sistemos optinės ašies. Tai pasireiškia tuo, kad vaizdas... ... Didysis enciklopedinis politechnikos žodynas
Vaizdo iškraipymas optikoje sistemos, dėl to, kad šviesos spinduliai iš taškinio šaltinio, esančio optinėje ašys nesusirenka viename taške, kai spinduliai praeina per sistemos dalis, nutolusias nuo ašies... Gamtos mokslai. enciklopedinis žodynas
