Оптические аберрации

     По ряду причин оптическое изображение не может быть идеально резким даже при очень точной фокусировке и достаточной глубине резко изображаемого пространства. Помимо возможных погрешностей, неизбежных при изготовлении объектива, на качество изображения влияют аберрации, присущие линзам, из которых состоит объектив. Наиболее существенными аберрациями линз являются: сферическая, кома, астигматизм, кривизна ПОЛЯ изображения, дисторсия и хроматическая.

     Сферическая аберрация — это несовпадение фокуса краевых лучей с фокусом лучей, прошедших линзу в ее центральной части, приводящее к нерезкости изображении.

     Когда на собирательную линзу падает параллельный пучок монохроматических лучей, то после преломления лучи пересекут ось линзы не в общей точке, а и многочисленных точках, расположенных на оси на разном удалении от линзы. Дальше всех пересекутся лучи, входящие в линзу вблизи оптической оси, а ближе всех к линзе пересекутся лучи краевые, входящие в линзу у самого ее края.

     Кома — представляет собой частный случай сферической аберрации, когда пучок световых лучей падает на линзу наклонно. При этом вместо точки образуется фигура, напоминающая запятую.

     Астигматизм — возникает вследствие того, что при наклонном падении световых лучей на линзу они не собираются в одной точке, а раздваиваются, образуя два фокуса во взаимно перпендикулярных сечениях. По этой причине либо вертикальные линии получаются резкими, а горизонтальные размытыми, либо наоборот. От астигматизма свободны только пучки лучей, исходящие из точек, лежащих на главной оптической оси объектива, а чем дальше расположены точки предмета от оси, чем больше наклон пучка луча, тем сильнее выражен астигматизм.

     Кривизна поля изображения — недостаток, заключащийся в том, что изображение плоского предмета, ориентированного перпендикулярно оси объектива, образуется не в плоскости, а на кривой поверхности, обычно обращенной вогнутостью к объективу. Причиной кривизны поля изображения является астигматизм.

     Дисторсия — искажение прямых линий на краях поля изображения — происходит из-за неодинакового масштаба изображения в центре и на краях поля. При этом изображение квадрата имеет вид бочки (бочкообразная дисторсия) или подушки (подушкообразная дисторсия). Изображение, свободное от дисторсии, называется ортоскопическим. В кадрах жанровых сцен и пейзажей дисторсия незаметна, но она легко обнаруживается при съемке объектов, состоящих из прямых линий,— вертикальных или горизонтальных, таких, как архитектурные сооружения, чертежи, картины, надписи.

     Хроматическая аберрация — разложение пучка лучей белого света на составляющие его цветные лучи. Вместо общего фокуса белых лучей образуется несколько фокусов цветных лучей. Синие лучи преломляются сильнее и собираются ближе к линзе, чем желтые оранжевые и красные лучи. Если поместить матовое стекло в фокусе синих лучей, синяя точка окажется окруженной цветной каймой с красным наружным краем.

     Практически все аберрации действуют одновременно, вызывая ухудшение резкости изображения. Аберрации частично устранены в объективах, состоящих, как известно, из нескольких собирающих и рассеивающих линз, которые имеют рассчитанные радиусы кривизны сферических поверхностей и изготовлены из оптических стекол с различными показателями преломления и дисперсии. Тем не менее так называемые остаточные аберрации присутствуют в большей или меньшей мере в каждом объективе.

     Для оценки качества оптического и фотографического изображения используют различные методы испытания объективов: метод изучения остаточных аберраций и дифракционной картины изображения бесконечно удаленной точки, метод определения частотно-контрастной характеристики и метод определения разрешающей силы путем съемки испытательных таблиц. Лишь этот последний метод может быть практически использован кинолюбителями. Другие методы требуют сложного оборудовании и могут выполняться только в контрольно-измерительных лабораториях.

     Другие вопросы по теме видео