Lens aberrasiyaları. Sferik aberasiya Fotoqrafın sferik aberrasiyası ilə əlaqəsi

→ Astronomiyada aberrasiya

Aberrasiya sözü müşahidə zamanı obyektin təhrif edilməsi ilə bağlı bir çox optik effektləri ifadə edir. Bu yazıda astronomik müşahidələr üçün ən uyğun olan bir neçə aberrasiya növü haqqında danışacağıq.

İşığın aberasiyası astronomiyada müşahidə edilən cismin və müşahidəçinin hərəkəti ilə birləşən işığın sonlu sürətinə görə göy cismin aşkar yerdəyişməsidir. Aberasiyanın təsiri ona gətirib çıxarır ki, cismə görünən istiqamət eyni zamanda ona həndəsi istiqamətlə üst-üstə düşmür.

Effekt ondan ibarətdir ki, Yerin Günəş ətrafında hərəkəti və işığın keçməsi üçün lazım olan vaxt səbəbindən müşahidəçi ulduzu olduğu yerdən fərqli bir yerdə görür. Əgər Yer hərəkətsiz olsaydı və ya işıq ani olaraq yayılsaydı, o zaman işıq aberasiyası olmazdı. Buna görə bir teleskopdan istifadə edərək bir ulduzun səmadakı mövqeyini təyin edərkən, ulduzun əyildiyi bucağı ölçməməli, Yerin hərəkət istiqamətində bir qədər artırmalıyıq.

Aberasiya effekti böyük deyil. Onun ən böyük dəyəri yerin şüanın istiqamətinə perpendikulyar hərəkət etməsi şərti ilə əldə edilir. Bu halda ulduzun mövqeyinin sapması cəmi 20,4 saniyədir, çünki yer 1 saniyədə cəmi 30 km, işıq şüası isə 300.000 km məsafə qət edir.

Bir neçə növ də var həndəsi aberasiya. Sferik aberasiya- lensin əsas optik oxunda yerləşən bir nöqtədən yayılan geniş monoxromatik işığın linzadan keçərkən bir deyil, bir çox nöqtədə kəsişməsindən ibarət olan obyektiv və ya obyektiv aberrasiyası. lensdən müxtəlif məsafələrdə optik oxda yerləşir və nəticədə görüntü bulanıq olur. Nəticədə ulduz kimi nöqtəli cisim bu topun ölçüsünü ulduzun ölçüsü kimi götürərək kiçik bir top kimi görünə bilər.

Şəkil sahəsinin əyriliyi- aberrasiya, bunun nəticəsində lensin optik oxuna perpendikulyar olan düz bir cismin təsviri linzaya konkav və ya qabarıq bir səthdə yerləşir. Bu aberasiya təsvir sahəsində qeyri-bərabər kəskinliyə səbəb olur. Buna görə də, təsvirin mərkəzi hissəsi kəskin şəkildə fokuslandıqda, onun kənarları fokusdan kənarda qalacaq və təsvir bulanıq olacaq. Təsvirin kənarları boyunca kəskinliyi tənzimləsəniz, onun mərkəzi hissəsi bulanıq olacaq. Bu tip aberrasiya astronomiya üçün əhəmiyyətli deyil.

Burada daha bir neçə aberrasiya növü var:

Difraksiya aberrasiyası foto lensin diafraqma və çərçivəsinə işığın difraksiyasına görə baş verir. Difraksiya aberasiyası foto obyektivinin həlledici gücünü məhdudlaşdırır. Bu aberrasiyaya görə, lens tərəfindən həll edilən nöqtələr arasındakı minimum bucaq məsafəsi lambda/D radyanları ilə məhdudlaşdırılır, burada lambda istifadə olunan işığın dalğa uzunluğudur (optik diapazona adətən uzunluğu 400 nm-dən 700 nm-ə qədər olan elektromaqnit dalğaları daxildir) , D lensin diametridir. Bu düstura baxdıqda linzanın diametrinin nə qədər əhəmiyyətli olduğu aydın olur. Bu parametr ən böyük və ən bahalı teleskoplar üçün əsasdır. X-şüalarında görə bilən teleskopun adi optik teleskopla müqayisə olunduğu da aydındır. Fakt budur ki, rentgen şüalarının dalğa uzunluğu optik diapazonda işığın dalğa uzunluğundan 100 dəfə qısadır. Buna görə də, belə teleskoplar üçün nəzərə çarpan minimum bucaq məsafəsi eyni lens diametrinə malik adi optik teleskoplardan 100 dəfə azdır.

Aberasiyanın öyrənilməsi astronomik alətləri əhəmiyyətli dərəcədə təkmilləşdirməyə imkan verdi. Müasir teleskoplarda aberasiyanın təsiri minimuma endirilir, lakin optik cihazların imkanlarını məhdudlaşdıran aberasiyadır.

Şəkil 1 Az düzəldilmiş sferik aberasiyanın təsviri. Lensin periferiyasındakı səthin fokus uzunluğu mərkəzdən daha qısadır.

Fotoşəkilli linzaların əksəriyyəti sferik səthlərə malik elementlərdən ibarətdir. Belə elementlərin istehsalı nisbətən asandır, lakin onların forması təsvirin formalaşması üçün ideal deyil.

Sferik aberasiya- bu, linzanın sferik formasına görə baş verən təsvirin formalaşmasında qüsurlardan biridir. düyü. Şəkil 1 müsbət lens üçün sferik aberasiyanı göstərir.

Lensdən optik oxdan daha uzaqda keçən şüalar mövqeyə fokuslanır ilə. Optik oxa yaxından keçən şüalar mövqeyə fokuslanır a, onlar linzanın səthinə daha yaxındırlar. Beləliklə, fokusun mövqeyi şüaların lensdən keçdiyi yerdən asılıdır.

Kənar fokus lensə eksenel fokusdan daha yaxındırsa, müsbət lensdə olduğu kimi Şek. 1, sonra deyirlər ki, sferik aberasiya düzəldilməmiş. Əksinə, kənar fokus eksenel fokusun arxasındadırsa, sferik aberasiya deyilir yenidən düzəldilib.

Sferik aberrasiyaları olan bir obyektiv tərəfindən edilən bir nöqtənin təsviri adətən işıq halosu ilə əhatə olunmuş nöqtələrlə əldə edilir. Sferik aberasiya adətən fotoşəkillərdə kontrastı yumşaltmaqla və incə detalları tutqunlaşdırmaqla görünür.

Sferik aberrasiya sahə boyu vahiddir, yəni lensin kənarları ilə mərkəz arasında uzununa fokus şüaların meylindən asılı deyildir.

Şəkil 1-dən görünür ki, sferik aberrasiya olan obyektivdə yaxşı kəskinliyə nail olmaq mümkün deyil. Fotohəssas elementdə (film və ya sensor) linzanın arxasında istənilən mövqedə aydın nöqtə əvəzinə bulanıqlıq diski proqnozlaşdırılacaq.

Bununla belə, ən az bulanıqlıq diskinə uyğun gələn həndəsi "ən yaxşı" fokus var. Yüngül konusların bu unikal ansamblı mövqeyində minimal en kəsiyi var b.

Fokus dəyişikliyi

Diafraqma lensin arxasında olduqda maraqlı bir hadisə baş verir. Diafraqma linzanın periferiyasındakı şüaları kəsəcək şəkildə bağlanırsa, fokus sağa keçir. Çox qapalı diyafram ilə, ən yaxşı fokus mövqedə müşahidə olunacaq c, yəni diyafram qapalı və açıq olan zaman ən az bulanıq olan disklərin mövqeləri fərqli olacaq.

Qapalı diyaframda ən yaxşı kəskinliyi əldə etmək üçün matris (film) vəziyyətdə yerləşdirilməlidir. c. Bu nümunə aydın şəkildə göstərir ki, ən yaxşı kəskinliyin əldə edilməyəcəyi ehtimalı var, çünki əksər foto sistemləri geniş diaframa ilə işləmək üçün nəzərdə tutulub.

Fotoqraf tam açıq diyaframla fokuslanır və ən az bulanıq olan diski sensorun üzərinə proyeksiya edir. b, sonra çəkiliş zamanı diyafram avtomatik olaraq təyin edilmiş dəyərə bağlanır və o, bu anda bundan sonra nə olacağından şübhələnmir. diqqətin dəyişməsi, bu da onun ən yaxşı kəskinliyə nail olmasına mane olur.

Təbii ki, qapalı diafraqma nöqtədəki sferik aberrasiyaları da azaldır b, lakin yenə də ən yaxşı kəskinliyə malik olmayacaq.

DSLR istifadəçiləri faktiki diyaframa fokuslanmaq üçün önizləmə aperturasını bağlaya bilərlər.

Norman Qoldberq diqqətin dəyişməsi üçün avtomatik kompensasiya təklif etdi. Zeiss, dəyişən diyafram dəyərləri ilə fokus dəyişikliyini minimuma endirmək üçün xüsusi hazırlanmış dizayna malik olan Zeiss Ikon kameraları üçün məsafəölçən linzalar xəttini işə saldı. Eyni zamanda, məsafəölçən kameralar üçün linzalarda sferik aberrasiyalar əhəmiyyətli dərəcədə azalır. Soruşursunuz ki, məsafəölçən kamera linzaları üçün fokus dəyişikliyi nə qədər vacibdir? LEICA NOCTILUX-M 50mm f/1 obyektivinin istehsalçısına görə, bu dəyər təxminən 100 mikron təşkil edir.

Fokusdan kənar bulanıq model

Sferik aberrasiyaların fokusda olan təsvirə təsirini ayırd etmək çətindir, lakin fokusdan bir qədər kənarda olan təsvirdə aydın görünə bilər. Sferik aberasiya fokusdan kənar sahədə görünən iz buraxır.

1-ci şəklə qayıdaraq qeyd etmək olar ki, sferik aberasiyanın mövcudluğunda bulanıq diskdə işıq intensivliyinin paylanması vahid deyil.

Hamilə c bulanıq disk zəif bir halo ilə əhatə olunmuş parlaq bir nüvə ilə xarakterizə olunur. Bulanıq siferblat yerində olarkən a parlaq bir işıq halqası ilə əhatə olunmuş daha qaranlıq bir nüvəyə malikdir. Belə anormal işıq paylamaları şəklin fokusdan kənar sahəsində görünə bilər.

düyü. 2 Fokus nöqtəsinin qarşısında və arxasında bulanıqlığın dəyişməsi

Şəkildəki nümunə. Şəkil 2, makro körüklü obyektivə quraşdırılmış 85/1.4 lens ilə 1:1 makro rejimində çəkilmiş çərçivənin mərkəzindəki nöqtəni göstərir. Sensor ən yaxşı fokusdan (orta nöqtə) 5 mm geridə olduqda, bulanıq disk parlaq halqanın (sol nöqtə) təsirini göstərir, oxşar bulanıq disklər menisküs refleks linzaları ilə əldə edilir.

Sensor ən yaxşı fokusdan 5 mm qabaqda olduqda (yəni lensə yaxın), bulanıqlığın xarakteri zəif halo ilə əhatə olunmuş parlaq mərkəzə doğru dəyişdi. Gördüyünüz kimi, linza sferik aberasiyanı həddindən artıq düzəldib, çünki Şəkil 1-dəki nümunənin əksinə davranır. 1.

Aşağıdakı nümunə iki aberriyanın fokusdan kənar şəkillərə təsirini göstərir.

Şəkildə. 3-də eyni 85/1.4 obyektivdən istifadə edərək çərçivənin mərkəzində çəkilmiş xaç göstərilir. Makrofur təxminən 85 mm uzadılır ki, bu da təxminən 1:1 artım verir. Kamera (matris) maksimum fokusdan hər iki istiqamətə 1 mm-lik addımlarla köçürüldü. Xaç nöqtədən daha mürəkkəb bir şəkildir və rəng göstəriciləri onun bulanıqlığının vizual təsvirlərini təmin edir.

düyü. 3 Təsvirlərdəki rəqəmlər lensdən matrisə qədər olan məsafədəki dəyişiklikləri göstərir, bunlar millimetrdir. kamera ən yaxşı fokus mövqeyindən 1 mm addımlarla -4 ilə +4 mm arasında hərəkət edir (0)

Sferik aberrasiya mənfi məsafələrdə bulanıqlığın sərt təbiətindən və müsbət olanlarda yumşaq bulanıqlığa keçiddən məsuldur. Uzununa xromatik aberasiyadan (oxlu rəng) yaranan rəng effektləri də maraq doğurur. Lens zəif yığılıbsa, sferik aberasiya və eksenel rəng təsvirin mərkəzində görünən yeganə aberrasiyadır.

Çox vaxt sferik aberasiyanın gücü və bəzən təbiəti işığın dalğa uzunluğundan asılıdır. Bu vəziyyətdə sferik aberasiya və eksenel rəngin birləşmiş təsiri deyilir. Buradan aydın olur ki, Şəkildə göstərilən fenomen. Şəkil 3 göstərir ki, bu obyektiv makro obyektiv kimi istifadə olunmaq üçün nəzərdə tutulmayıb. Əksər linzalar yaxın sahədə fokuslama və sonsuz fokuslama üçün optimallaşdırılıb, lakin 1:1 makro üçün deyil. Belə bir yanaşmada adi linzalar xüsusi olaraq yaxın məsafələrdə istifadə olunan makro linzalardan daha pis davranacaq.

Bununla belə, obyektiv standart tətbiqlər üçün istifadə olunsa belə, normal çəkiliş zamanı sferokromatizm fokusdan kənar sahədə görünə və keyfiyyətə təsir edə bilər.

nəticələr
Əlbəttə ki, Şəkildəki illüstrasiya. 1 şişirtmədir. Əslində, fotoqrafiya linzalarında qalıq sferik aberrasiyaların miqdarı azdır. Bu effekt, əks sferik aberrasiyaların cəmini kompensasiya etmək üçün linza elementlərinin birləşdirilməsi, yüksək keyfiyyətli şüşənin istifadəsi, diqqətlə hazırlanmış linza həndəsəsi və asferik elementlərin istifadəsi ilə əhəmiyyətli dərəcədə azaldılır. Bundan əlavə, üzən elementlər müəyyən iş məsafələrində sferik aberrasiyaları azaltmaq üçün istifadə edilə bilər.

Az düzəldilmiş sferik aberrasiyaya malik linzalar üçün şəkil keyfiyyətini yaxşılaşdırmağın effektiv yolu diyaframı bağlamaqdır. Şəkildəki az düzəldilmiş element üçün. 1 Bulanıq disklərin diametri diyafram diametrinin kubu ilə mütənasib olaraq azalır.

Mürəkkəb lens dizaynlarında qalıq sferik aberrasiyalar üçün bu asılılıq fərqli ola bilər, lakin, bir qayda olaraq, diyaframı bir dayanacaqla bağlamaq artıq təsvirdə nəzərəçarpacaq yaxşılaşma təmin edir.

Alternativ olaraq, fotoqraf sferik aberasiya ilə mübarizə aparmaq əvəzinə, ondan qəsdən istifadə edə bilər. Zeiss yumşaldıcı filtrləri, düz səthinə baxmayaraq, təsvirə sferik aberasiyalar əlavə edir. Yumşaq effekt və təsirli görüntü əldə etmək üçün portret fotoqrafları arasında məşhurdurlar.

Aberrasiya müxtəlif bilik sahələrində istifadə olunan polisemantik termindir: astronomiya, optika, biologiya, fotoqrafiya, tibb və s. Bu yazıda aberrasiyaların nə olduğu və hansı növ sapmaların mövcud olduğu müzakirə olunacaq.

Termin mənası

"Aberrasiya" sözü latın dilindən gəlir və hərfi mənada "sapma, təhrif, aradan qaldırma" kimi tərcümə olunur. Beləliklə, aberrasiya müəyyən bir dəyərdən kənarlaşma hadisəsidir.

Aberrasiya fenomeni hansı elmi sahələrdə müşahidə oluna bilər?

Astronomiyada aberrasiya

Astronomiyada işıq aberrasiyası anlayışından istifadə edilir. Göy cisminin və ya cismin vizual yerdəyişməsi kimi başa düşülür. Müşahidə olunan obyektə və müşahidəçiyə nisbətən işığın yayılma sürəti səbəb olur. Başqa sözlə desək, hərəkət edən müşahidəçi cismi istirahətdə olsaydı onu müşahidə edəcəyi yerdən fərqli yerdə görür. Bu, planetimizin daimi hərəkətdə olması ilə əlaqədardır, buna görə də müşahidəçinin istirahət vəziyyəti fiziki olaraq qeyri-mümkündür.

Aberrasiya hadisəsi Yerin hərəkətindən qaynaqlandığı üçün iki növ var:

gündəlik aberrasiya: sapma Yerin öz oxu ətrafında gündəlik fırlanması ilə əlaqədardır;
illik aberrasiya: planetin Günəş ətrafında fırlanması nəticəsində yaranır.

Bu fenomen 1727-ci ildə kəşf edildi və o vaxtdan bəri bir çox elm adamları işığın aberrasiyasına diqqət yetirdilər: Tomas Yanq, Ayri, Eynşteyn və başqaları.

Optik sistemin aberasiyası

Optik sistem işıq şüalarını çevirən optik elementlər toplusudur. İnsanlar üçün bu tip ən vacib sistem gözdür. Bu cür sistemlər həmçinin optik cihazların - kameraların, teleskopların, mikroskopların, proyektorların və s.

Optik aberrasiyalar optik sistemlərdə son nəticəyə təsir edən şəkillərin müxtəlif təhrifləridir.

Bir obyekt optik ox deyilən oxdan uzaqlaşdıqda şüaların səpilməsi baş verir, son görüntü aydın deyil, fokuslanmamış, bulanıq və ya orijinaldan fərqli bir rəngə malikdir. Bu aberrasiyadır. Aberrasiya dərəcəsini təyin edərkən, onu hesablamaq üçün xüsusi düsturlardan istifadə etmək olar.

Lens aberasiyası bir neçə növə bölünür.

Monoxromatik aberrasiyalar

Mükəmməl bir optik sistemdə cismin hər bir nöqtəsindən gələn şüa da çıxışda bir nöqtədə cəmlənir. Praktikada bu nəticəyə nail olmaq mümkün deyil: səthə çatan şüa müxtəlif nöqtələrdə cəmlənir. Məhz bu aberrasiya fenomeni son görüntünün bulanıq olmasına səbəb olur. Bu təhriflər istənilən real optik sistemdə mövcuddur və onlardan xilas olmaq mümkün deyil.

Xromatik aberasiya

Bu tip aberrasiya dispersiya fenomeni - işığın səpilməsi nəticəsində yaranır. Spektrin müxtəlif rəngləri fərqli yayılma sürətinə və qırılma dərəcələrinə malikdir. Beləliklə, fokus uzunluğu hər rəng üçün fərqli olur. Bu, təsvirdə rəngli konturların və ya fərqli rəngli sahələrin görünməsinə səbəb olur.

Xromatik aberasiya fenomenini optik alətlərdə xüsusi akromatik linzalardan istifadə etməklə azaltmaq olar.

Sferik aberasiya

Bütün şüaların yalnız bir nöqtədən keçdiyi ideal işıq şüasına homosentrik deyilir.

Sferik aberasiya fenomeni ilə optik oxdan müxtəlif məsafələrdən keçən işıq şüaları homosentrik olmağı dayandırır. Bu hadisə hətta başlanğıc nöqtəsi birbaşa optik oxda olduqda da baş verir. Şüaların simmetrik şəkildə yayılmasına baxmayaraq, uzaq şüalar daha güclü qırılmaya məruz qalır və son nöqtə qeyri-bərabər işıqlandırma əldə edir.

Sferik aberasiya fenomeni artan səth radiusu olan bir lens istifadə edərək azaldıla bilər.

Təhrif

Təhrif (əyrilik) fenomeni ilkin obyektin forması ilə onun təsviri arasındakı uyğunsuzluqda özünü göstərir. Nəticədə təsvirdə obyektin təhrif edilmiş konturları görünür. iki növ ola bilər: konturların qabarıqlığı və ya qabarıqlığı. Kombinə edilmiş təhrif fenomeni ilə təsvirin mürəkkəb təhrif nümunəsi ola bilər. Bu tip aberrasiya optik ox ilə mənbə arasındakı məsafədən qaynaqlanır.

Təhrif fenomeni optik sistemdə linzaların xüsusi seçimi ilə düzəldilə bilər. Qrafik redaktorlar fotoşəkilləri düzəltmək üçün istifadə edilə bilər.

Koma

Əgər işıq şüası optik oxa nisbətən bucaq altında keçirsə, o zaman koma fenomeni müşahidə olunur. Bu vəziyyətdə nöqtənin təsviri kometi xatırladan səpələnmiş ləkənin görünüşünə malikdir və bu aberrasiya növünün adını izah edir. Fotoşəkil çəkərkən, açıq diyaframda çəkiliş zamanı koma tez-tez görünür.

Bu fenomen, sferik aberrasiya və ya təhrif vəziyyətində olduğu kimi, linzaları seçməklə, həmçinin diafraqma ilə - diafraqmalardan istifadə edərək işıq şüasının kəsişməsini azaltmaqla düzəldilə bilər.

Astiqmatizm

Bu tip aberrasiya ilə optik oxda yerləşməyən bir nöqtə təsvirdə oval və ya xətt görünüşünü ala bilər. Bu aberrasiya optik səthin müxtəlif əyriliklərindən qaynaqlanır.

Bu fenomen xüsusi bir səth əyriliyi və lens qalınlığı seçilməklə düzəldilir.

Bunlar optik sistemlərə xas olan əsas aberasiyalardır.

Xromosom aberrasiyaları

Bu tip aberrasiya xromosomların strukturunda mutasiyalar və yenidən qurulmalarla özünü göstərir.

Xromosom hüceyrə nüvəsində irsi məlumatların ötürülməsindən məsul olan bir quruluşdur.

Xromosom aberrasiyaları adətən hüceyrə bölünməsi zamanı baş verir. Onlar intraxromosomal və interxromosomlardır.

Aberrasiya növləri:

Xromosom aberrasiyalarının səbəbləri aşağıdakılardır:

patogen mikroorqanizmlərə məruz qalma - DNT strukturuna nüfuz edən bakteriya və viruslar;
fiziki amillər: radiasiya, ultrabənövşəyi, həddindən artıq temperatur, təzyiq, elektromaqnit şüalanma və s.;
süni mənşəli kimyəvi birləşmələr: həlledicilər, pestisidlər, ağır metal duzları, azot oksidi və s.

Xromosom aberrasiyaları ciddi sağlamlıq nəticələrinə səbəb olur. Onların törətdiyi xəstəliklər adətən onları təsvir edən mütəxəssislərin adlarını daşıyır: Daun sindromu, Şerşevski-Törner sindromu, Edvard sindromu, Klaynfelter sindromu, Volf-Hirşhorn sindromu və s.

Çox vaxt bu tip aberasiyanın səbəb olduğu xəstəliklər zehni fəaliyyətə, skelet quruluşuna, ürək-damar, həzm və sinir sistemlərinə və bədənin reproduktiv funksiyasına təsir göstərir.

Bu xəstəliklərin baş vermə ehtimalı həmişə proqnozlaşdırıla bilməz. Bununla belə, artıq uşağın perinatal inkişafı mərhələsində, xüsusi tədqiqatların köməyi ilə mövcud patologiyalar görünə bilər.

Entomologiyada aberasiya

Entomologiya zoologiyanın həşəratları öyrənən bir sahəsidir.

Bu tip aberrasiya kortəbii şəkildə özünü göstərir. Adətən bu, həşəratların bədən quruluşunda və ya rəngində bir az dəyişikliklə ifadə edilir. Çox vaxt aberrasiya Lepidoptera və Coleopterada müşahidə olunur.

Onun meydana gəlməsinin səbəbləri imagodan (böyüklər) əvvəlki mərhələdə böcəklərə xromosom və ya fiziki amillərin təsiridir.

Beləliklə, aberrasiya sapma, təhrif hadisəsidir. Bu termin bir çox elmi sahələrdə rast gəlinir. Ən çox optik sistemlərə, tibbə, astronomiyaya və zoologiyaya münasibətdə istifadə olunur.

1. Aberrasiya nəzəriyyəsinə giriş

Lens performansı haqqında danışarkən, insan tez-tez bu sözü eşidir aberrasiyalar. "Bu əla obyektivdir, bütün aberrasiyalar praktiki olaraq düzəldilir!" - tez-tez müzakirələrdə və ya rəylərdə tapıla bilən tezis. Diametral şəkildə əks fikir eşitmək daha az yaygındır, məsələn: "Bu, gözəl lensdir, onun qalıq aberrasiyaları yaxşı ifadə olunur və qeyri-adi plastik və gözəl bir naxış meydana gətirir"...

Niyə belə müxtəlif fikirlər yaranır? Bu suala cavab verməyə çalışacağam: bu fenomen linzalar və ümumiyyətlə fotoqrafiya janrları üçün nə qədər yaxşıdır/pisdir. Ancaq əvvəlcə foto obyektiv aberrasiyalarının nə olduğunu anlamağa çalışaq. Nəzəriyyə və bəzi təriflərlə başlayacağıq.

Ümumiyyətlə termini istifadə edin Aberasiya (lat. ab- “dan” + lat. errare “sərgərdanmaq, yanılmaq”) normadan kənara çıxma, xəta, sistemin normal fəaliyyətinin bir növ pozulmasıdır.

Lens aberasiyası- optik sistemdə səhv və ya görüntü xətası. Bu, həqiqi bir mühitdə hesablanmış "ideal" optik sistemdə şüaların getdiyi istiqamətdən əhəmiyyətli dərəcədə sapmasının baş verə biləcəyi ilə əlaqədardır.

Nəticədə, fotoqrafiya təsvirinin ümumi qəbul edilmiş keyfiyyəti əziyyət çəkir: mərkəzdə qeyri-kafi kəskinlik, kontrast itkisi, kənarlarda kəskin bulanıqlıq, həndəsə və məkanın təhrifi, rəng haloları və s.

Fotoqrafik linzaların xarakterik olan əsas aberrasiyaları aşağıdakılardır:

Komatik aberasiya.
Təhrif.
Astiqmatizm.
Şəkil sahəsinin əyriliyi.

Onların hər birinə daha yaxından nəzər salmadan əvvəl məqalədən şüaların ideal optik sistemdə obyektivdən necə keçdiyini xatırlayaq:

Xəstə. 1. İdeal optik sistemdə şüaların keçməsi.

Gördüyümüz kimi, bütün şüalar bir nöqtədə toplanır F - əsas diqqət. Ancaq əslində hər şey daha mürəkkəbdir. Optik aberrasiyaların mahiyyəti ondan ibarətdir ki, bir işıqlı nöqtədən linzaya düşən şüalar bir nöqtədə toplanmır. Beləliklə, müxtəlif aberrasiyalara məruz qaldıqda optik sistemdə hansı sapmaların baş verdiyini görək.

Burada onu da dərhal qeyd etmək lazımdır ki, həm sadə lensdə, həm də mürəkkəb obyektivdə aşağıda təsvir edilən bütün aberrasiyalar birlikdə hərəkət edir.

Fəaliyyət sferik aberasiya odur ki, linzanın kənarlarına düşən şüalar linzanın mərkəzi hissəsinə düşən şüalara nisbətən linzaya daha yaxın toplanır. Nəticədə, müstəvidəki nöqtənin təsviri bulanıq dairə və ya disk şəklində görünür.

Xəstə. 2. Sferik aberasiya.

Fotoşəkillərdə sferik aberrasiya effektləri yumşaldılmış şəkil kimi görünür. Təsir xüsusilə tez-tez açıq diyaframlarda nəzərə çarpır və daha böyük diyaframlı linzalar bu aberasiyaya daha çox həssasdır. Konturların kəskinliyi qorunub saxlanılarsa, belə yumşaq effekt bəzi fotoqrafiya növləri, məsələn, portret üçün çox faydalı ola bilər.

Xəstəlik 3. Sferik aberasiyanın təsiri ilə açıq diyaframa yumşaq təsir.

Tamamilə sferik linzalardan tikilmiş linzalarda bu tip aberasiyanı tamamilə aradan qaldırmaq demək olar ki, mümkün deyil. Ultra sürətli linzalarda bunu əhəmiyyətli dərəcədə kompensasiya etməyin yeganə effektiv yolu optik dizaynda asferik elementlərdən istifadə etməkdir.

3. Komatik aberasiya və ya “Koma”

Bu yan şüalar üçün sferik aberasiyanın xüsusi növüdür. Onun təsiri, optik oxa bucaq altında gələn şüaların bir nöqtədə toplanmamasıdır. Bu vəziyyətdə, çərçivənin kənarlarında parlaq bir nöqtənin təsviri nöqtə şəklində deyil, "uçan kometa" şəklində əldə edilir. Koma, həmçinin fokusdan kənar bölgədəki şəkil sahələrinin həddindən artıq ifşa olmasına səbəb ola bilər.

Xəstə. 4. Koma.

Xəstə. 5. Fotoşəkildə koma

Bu, işığın yayılmasının birbaşa nəticəsidir. Onun mahiyyəti ondan ibarətdir ki, linzadan keçən ağ işıq şüası onu təşkil edən rəngli şüalara parçalanır. Qısa dalğalı şüalar (mavi, bənövşəyi) linzada daha güclü şəkildə sınır və uzun fokuslu şüalara (narıncı, qırmızı) nisbətən ona daha yaxın birləşir.

Xəstə. 6. Xromatik aberasiya. F - bənövşəyi şüaların diqqəti. K - qırmızı şüaların diqqəti.

Burada, sferik aberasiyada olduğu kimi, müstəvidə işıq saçan nöqtənin təsviri bulanıq dairə/disk şəklində alınır.

Fotoşəkillərdə xromatik aberrasiya mövzularda kənar kölgələr və rəngli konturlar şəklində görünür. Təzadlı səhnələrdə aberrasiya təsiri xüsusilə nəzərə çarpır. Hazırda çəkiliş RAW formatında aparılıbsa, RAW çeviricilərində CA asanlıqla düzəldilə bilər.

Xəstə. 7. Xromatik aberasiyanın təzahürünə nümunə.

5. Təhrif

Təhrif fotoşəkilin həndəsəsinin əyriliyi və təhrifində özünü göstərir. Bunlar. təsvirin miqyası sahənin mərkəzindən kənarlara qədər olan məsafə ilə dəyişir, bunun nəticəsində düz xətlər mərkəzə və ya kənarlara doğru əyilir.

fərqləndirmək barelşəkilli və ya mənfi(geniş bucaq üçün ən tipik) və yastıqşəkilli və ya müsbət təhrif (daha çox uzun fokus uzunluqlarında görünür).

Xəstə. 8. Pincushion və barel təhrif

Təhrif adətən sabit fokus uzunluqlu linzalara nisbətən dəyişən fokus uzunluqları (zoom) olan linzalarda daha çox nəzərə çarpır. Bəzi möhtəşəm linzalar, məsələn, Fish Eye, qəsdən təhrifi düzəltmir və hətta vurğulayır.

Xəstə. 9. Lensin barrel təhrifinin açıq şəkildə ifadə edilməsiZenitar 16mmBalıq gözü.

Müasir linzalarda, o cümlədən dəyişən fokus uzunluqlarına malik olanlarda, optik dizayna asferik lens (və ya bir neçə linza) daxil edilməklə təhrif olduqca effektiv şəkildə düzəldilir.

6. Astiqmatizm

Astiqmatizm(yunan Stigma - nöqtə) sahənin kənarlarında həm nöqtə şəklində, həm də disk şəklində işıqlı bir nöqtənin təsvirlərini əldə etməyin qeyri-mümkün olması ilə xarakterizə olunur. Bu zaman əsas optik oxda yerləşən işıqlı nöqtə nöqtə kimi ötürülür, lakin əgər nöqtə bu oxun xaricindədirsə, qaralma, kəsişən xətlər və s.

Bu fenomen ən çox təsvirin kənarlarında müşahidə olunur.

Xəstə. 10. Astiqmatizmin təzahürü

7. Şəkil sahəsinin əyriliyi

Şəkil sahəsinin əyriliyi- bu, linzanın optik oxuna perpendikulyar olan düz bir cismin görüntüsünün linzaya konkav və ya qabarıq bir səthdə yerləşdiyi bir aberrasiyadır. Bu aberasiya təsvir sahəsində qeyri-bərabər kəskinliyə səbəb olur. Şəklin mərkəzi hissəsi kəskin şəkildə fokuslandıqda, onun kənarları diqqətdən kənarda qalacaq və kəskin görünməyəcək. Təsvirin kənarları boyunca kəskinliyi tənzimləsəniz, onun mərkəzi hissəsi bulanıq olacaq.

Bu xətanın baş verməsi asan əldə edilən təcrübələrdən istifadə etməklə izlənilə bilər. Mümkün qədər böyük diametrə və kiçik fokus uzunluğuna malik sadə birləşən lens 1 (məsələn, plano-qabarıq lens) götürək. Kiçik və eyni zamanda kifayət qədər parlaq işıq mənbəyi, diametri təxminən 2 olan böyük bir ekranda bir deşik qazaraq və qarşısına qısa bir lampadan güclü lampa ilə işıqlandırılan şaxtalı şüşə parçası 3 əlavə etməklə əldə edilə bilər. məsafə. Qövslü fənərin işığını şaxtalı şüşəyə cəmləmək daha yaxşıdır. Bu "işıqlı nöqtə" lensin əsas optik oxunda yerləşməlidir (Şəkil 228, a).

düyü. 228. Sferik aberasiyanın eksperimental tədqiqi: a) geniş şüanın düşdüyü obyektiv bulanıq təsvir verir; b) linzanın mərkəzi zonası yaxşı kəskin təsvir verir

Geniş işıq şüalarının düşdüyü bu linzanın köməyi ilə mənbənin kəskin təsvirini əldə etmək mümkün deyil. Ekran 4-ü necə hərəkət etdirməyimizdən asılı olmayaraq, o, kifayət qədər bulanıq bir görüntü yaradır. Amma linzaya düşən şüaları onun önünə mərkəzi hissənin əksinə kiçik bir çuxurla (şəkil 228, b) bir karton parçası qoyaraq məhdudlaşdırsanız (şəkil 228, b), onda təsvir əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşacaq: belə bir mövqe tapa bilərsiniz. ekran 4 üçün ki, üzərindəki mənbənin təsviri kifayət qədər kəskin olacaq. Bu müşahidə dar paraksial şüalardan istifadə edərək obyektivdə əldə edilən təsvir haqqında bildiklərimizlə kifayət qədər uyğundur (müq. §89).

düyü. 229. Sferik aberasiyanın öyrənilməsi üçün deşikli ekran

İndi kartonu lensin diametri boyunca yerləşən kiçik deşikləri olan bir karton parçası ilə mərkəzi çuxur ilə əvəz edək (şəkil 229). Bu dəliklərdən keçən şüaların yolu, linzanın arxasındakı hava bir az hisə verilmiş olarsa, izlənilə bilər. Lensin mərkəzindən müxtəlif məsafələrdə yerləşən dəliklərdən keçən şüaların müxtəlif nöqtələrdə kəsişdiyini görəcəyik: şüa linzanın oxundan nə qədər uzaqlaşarsa, o qədər çox sınır və linzaya yaxınlaşan nöqtə nöqtədir. onun oxu ilə kəsişməsindən.

Beləliklə, təcrübələrimiz göstərir ki, linzanın oxdan müxtəlif məsafələrdə yerləşən ayrı zonalarından keçən şüalar linzadan müxtəlif məsafələrdə yerləşən mənbənin təsvirlərini verir. Ekranın müəyyən bir mövqeyində lensin müxtəlif zonaları ona verəcəkdir: bəziləri daha kəskin, digərləri işıq dairəsinə birləşəcək mənbənin daha bulanıq şəkilləridir. Nəticədə, böyük diametrli lens nöqtə şəklində deyil, bulanıq işıq ləkəsi şəklində bir nöqtə mənbəyinin təsvirini yaradır.

Beləliklə, geniş işıq şüalarından istifadə edərkən, mənbə əsas oxda yerləşdikdə belə, nöqtə təsvirini almırıq. Optik sistemlərdə bu xəta sferik aberasiya adlanır.

düyü. 230. Sferik aberasiyanın yaranması. Oxdan yuxarı müxtəlif yüksəkliklərdə linzadan çıxan şüalar müxtəlif nöqtələrdəki nöqtənin təsvirlərini verir

Sadə mənfi linzalar üçün, sferik aberasiyaya görə, lensin mərkəzi zonasından keçən şüaların fokus uzunluğu da periferik zonadan keçən şüalardan daha çox olacaqdır. Başqa sözlə, divergent lensin mərkəzi zonasından keçən paralel şüa, xarici zonalardan keçən şüadan daha az fərqlənir. Birləşən lensdən sonra işığı uzaqlaşan bir lensdən keçməyə məcbur edərək, fokus uzunluğunu artırırıq. Bununla belə, bu artım periferik şüalara nisbətən mərkəzi şüalar üçün daha az əhəmiyyətli olacaqdır (Şəkil 231).

düyü. 231. Sferik aberasiya: a) toplayıcı linzada; b) fərqli obyektivdə

Beləliklə, mərkəzi şüalara uyğun gələn birləşən lensin daha uzun fokus uzunluğu periferik şüaların daha qısa fokus uzunluğundan daha az artacaq. Nəticə etibarı ilə, sferik aberasiyaya görə ayrılan lens, toplayıcı lensin sferik aberrasiyası nəticəsində yaranan mərkəzi və periferik şüaların fokus uzunluqları arasındakı fərqi bərabərləşdirir. Birləşən və ayrılan linzaların birləşməsini düzgün hesablamaqla, biz bu uyğunlaşdırmanı elə tam şəkildə həyata keçirə bilərik ki, iki linzalı sistemin sferik aberrasiyası praktiki olaraq sıfıra endiriləcək (şək. 232). Adətən hər iki sadə lens bir-birinə yapışdırılır (şəkil 233).

düyü. 232. Birləşən və ayrılan lensi birləşdirərək sferik aberasiyanın korreksiyası

düyü. 233. Sferik aberasiya üçün düzəldilmiş yapışqanlı astronomik lens

Yuxarıda deyilənlərdən aydın olur ki, sferik aberasiyanın məhv edilməsi sferik aberasiyaları qarşılıqlı olaraq bir-birini kompensasiya edən sistemin iki hissəsinin birləşməsi ilə həyata keçirilir. Digər sistem çatışmazlıqlarını düzəldərkən də eyni şeyi edirik.

Sferik aberasiya aradan qaldırılmış optik sistemə misal astronomik linzalardır. Ulduz lensin oxunda yerləşirsə, lensin diametri bir neçə on santimetrə çata bilsə də, onun təsviri praktiki olaraq aberasiya ilə təhrif edilmir.