Chromatická aberace

Chromatická aberace - zkreslení obrazu v důsledku závislosti indexu lomu prostředí na vlnové délce záření procházejícího tímto prostředím ( aberace je způsobena rozptylem světla ) [1] . Kvůli jevu disperze jsou ohniskové vzdálenosti pro různé vlnové délky (paprsky různých barev ) různé a nespadají do jednoho bodu, nazývaného ohnisko (focus point)

Chromatická aberace je druh aberace v optickém systému .

U chromatické aberace existují:

polohový chromatismus;
zvětšovací chromatismus;
chromatické rozdíly geometrických aberací.

Chromatické aberace vedou ke snížení jasnosti obrazu a někdy také ke vzniku barevných kontur, pruhů, skvrn - artefaktů.

Polohový chromatismus

Když světlo prochází optickým sklem nebo jinými optickými materiály, je pozorována disperze . Tento jev spočívá v tom, že index lomu prostředí závisí na vlnové délce záření (různé barvy ).

Index lomu modrých paprsků je větší než u červených paprsků , takže ohnisko ( bod ) modrých paprsků je umístěno blíže k zadní hlavní rovině čočky než ohnisko červených paprsků . Z toho vyplývá, že paprsky získané rozkladem bílého světla budou mít různá ohniska . Neexistuje jediná ohnisková vzdálenost pro jednu čočku, ale existuje sada ohniskových vzdáleností – jedno ohnisko na paprsek každé barvy. ${\displaystyle F_{modrá))$ $F_{red}$

Rozdíl se nazývá " poziční chromatismus " (neboli chromatický polohový rozdíl, podélná chromatická aberace [П 1] ) [2] . Clona to poněkud snižuje. $F_{blue}-F_{red}$

V tomto případě budou obrazy objektu v paprscích různých barev umístěny v různých vzdálenostech od zadního hlavního bodu. Pokud zaostříte na červené paprsky, obraz v modrých paprscích bude rozostřený a naopak.

Fotografické objektivy jsou navrženy tak, aby eliminovaly chromatické aberace. Systém čoček, který přibližuje ohniska dvou (například modrého a žlutého) paprsků k sobě, se nazývá achromatický (achromatizovaný [2] ), a když se ohniska tří paprsků přiblíží , nazývá se apochromatický , čtyř - superachromatický .

Polohový chromatismus způsobuje výrazné rozostření obrazu, proto při fotografování černobíle monoklem a periskopem , u kterého není eliminován, je po nastavení na ostrost nutné zavést dodatečnou korekci polohy objektivu vůči relativnímu na fotocitlivý prvek určený podle vzorce: $p$

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

kde:

$d$ - konjugovaná ohnisková vzdálenost ;
$F$ je ohnisková vzdálenost monoklu nebo periskopu.

Potřeba korekce je způsobena tím, že při zrakovém ostření je obraz v důsledku zvýšené citlivosti oka na žluté paprsky nastaven do jejich ohniska, a nikoli do ohniska modrofialových paprsků, na které se černá- a-bílý necitlivý fotografický materiál je nejcitlivější. Modrofialové paprsky, které jsou neostré, tvoří výrazné "kruhy rozptylu", které snižují ostrost obrazu.

Polohový chromatismus lze korigovat kombinací konvergujících a divergujících čoček . Čočky by se měly skládat z optických skel a mít různou disperzi [3] . Při průchodu první čočkou se paprsek odchyluje k optické ose a rozptyluje se . Při vstupu do druhé čočky se paprsek mírně odchýlí v opačném směru a znovu se rozptýlí, ale v opačném směru. Výsledkem je, že chromatická aberace první čočky je kompenzována druhou, "negativní" čočkou a paprsky různých barev budou shromažďovány v jednom bodě. Takové čočky, které korigují chromatismus polohy, se nazývají achromatické čočky (achromáty).

Achromatické čočky se používají v mnoha moderních čočkách . Zdaleka ne vždy je nutné achromatizovat jednotlivý prvek optického systému nebo jejich kombinaci; stačí, aby všechny prvky jako celek kompenzovaly vzájemný rozptyl.

Pro redukci chromatických aberací v konstrukcích optických přístrojů ( objektivy , dalekohledy , mikroskopy , dalekohledy atd.) lze použít optické prvky jako čočky ze speciálních optických skel ( Kurzflint , Langkron ), zrcadla nebo zónové destičky .

Zvýšení chromatismu

Chromatismus zvětšení (také nazývaný chromatický rozdíl zvětšení ) je chromatická aberace, při které mají obrazy stejného objektu v paprscích různých barev mírně odlišné velikosti. Nesnižuje se od clony , stejně jako od zvýšení .

U barevného obrazu v digitální podobě lze chromatismus zvětšení do určité míry softwarově korigovat. Pro přesné zmenšení tří složek obrazu (červená, zelená a modrá) je nutné změnit měřítko pro dvě z nich a ponechat bod, kterým procházela optická osa (obvykle je to střed snímku), nehybný. Mnoho konvertorů souborů raw má takovou funkci, ale upřednostňuje se optická korekce, protože složité čočky obsahují i další aberace, které nelze korigovat jednoduchým převodem a jsou individuální pro každý model čočky, v důsledku čehož je obtížné programově izolovat chromatismus zvětšení. . Dobrá korekce chromatismu zvětšení není možná, když objektiv funguje špatně v protisvětle . Korekce chromatismu zoomu na počítači zlepšuje kvalitu obrazu, ale přesto je vhodnější fotografovat s objektivy, které mají minimální aberace. Objektivy s pevnou ohniskovou vzdáleností mají tedy obvykle výrazně menší aberace než objektivy se zoomem .

Chromatické rozdíly geometrických aberací

Obecně platí, že každá geometrická aberace je barevně závislá . Takže například sférická aberace může být odlišná pro modré a červené paprsky („sférochromatismus“) a/nebo chromatický rozdíl v aberacích šikmých paprsků [4] . Ty lze také považovat za chromatické aberace, protože vedlejší účinky jejich vlivu jsou obecně podobné vedlejším účinkům polohových a zvětšovacích chromatismů.

Chromatická aberace ve fotografii

V mnoha moderních fotoaparátech je chromatismus zoomu korigován automaticky. Úpravu provádí procesor fotoaparátu při zápisu souboru (např. JPEG ). Při focení do RAW lze úpravy provést později – při zpracování RAW souboru. Softwarová korekce chromatismu zvětšení nesnižuje jasnost obrazu.

Zároveň nelze chromatismus polohy korigovat softwarovým zpracováním. . Mnoho ultrarychlých objektivů, včetně profesionálních modelů [5] , má výrazný poziční chromatismus při otevřených clonách. Poziční chromatismus zpravidla přestává být patrný, když je clona uzavřena na f / 2,8-f / 4.

Poznámky

Komentáře

↑ Je-li polohový chromatismus popsán rozdílem výšek dopadu paprsků různých barev na ostřící rovinu, pak se polohový chromatismus nazývá „příčná chromatická aberace“

Prameny

↑ Fotokinotechnika, 1981 , s. 397.
↑ 1 2 Volosov, 1978 , s. 154.
↑ Maloformátová fotografie, 1959 , str. 295.
↑ Volosov, 1978 , s. 157.
↑ Canon EF 50mm f/1,2 USM L (plný formát) – recenze / zkušební zpráva

Literatura

E. A. Iofis . Fotografická technologie / I. Yu. Shebalin. - M.,: "Sovětská encyklopedie", 1981. - S. 397 . — 447 s.
D. S. Volosov . Fotografická optika. - 2. vyd. - M.,: "Umění", 1978. - S. 154-159. — 543 str.
A. N. Vedenov. Nevýhody objektivu a jeho korekce v objektivu // Maloformátová fotografie / I. V. Barkovsky. - L.,: Lenizdat, 1959. - S. 291-297. — 675 str.

Slovníky a encyklopedie	Britannica (online)