Əsas tədqiqat. Linzalarda sferik aberrasiya sferik aberrasiyaya malik nöqtənin təsviri formaya malikdir

Sferik aberasiya ()

Əgər B istisna olmaqla bütün əmsallar sıfıra bərabərdirsə, (8) formasını alır

Bu vəziyyətdə aberrasiya əyriləri mərkəzləri paraxial təsvirin nöqtəsində yerləşən və radiusları zona radiusunun üçüncü gücünə mütənasib olan konsentrik dairələr formasına malikdir, lakin mövqeyindən () asılı deyildir. vizual zonadakı obyekt. Bu görüntü qüsuru sferik aberasiya adlanır.

Sferik aberrasiya müstəqil olaraq təsvirin həm oxda, həm də oxdan kənar nöqtələrini təhrif edir. Cismin ox nöqtəsindən çıxan və oxu ilə əhəmiyyətli bucaqlar yaradan şüalar onu paraksial fokusun qarşısında və ya arxasında yerləşən nöqtələrdə kəsəcək (şək. 5.4). Diafraqmanın kənarından gələn şüaların oxla kəsişdiyi nöqtəyə kənar fokus deyilirdi. Şəkil sahəsindəki ekran oxa düz bucaq altında yerləşdirilibsə, onda təsvirin dairəvi nöqtəsinin minimal olduğu ekranın mövqeyi var; bu minimal “şəkil” ən kiçik səpilmə dairəsi adlanır.

Koma()

Sıfırdan fərqli F əmsalı ilə xarakterizə olunan aberrasiya koma adlanır. Bu halda radiasiya aberrasiyasının komponentləri (8)-ə uyğundur. görünüşü

Gördüyümüz kimi, sabit zona radiusu ilə 0-dan iki dəfə dəyişdikdə nöqtə (bax. 2.1) təsvir müstəvisində dairəni təsvir edir. Dairənin radiusu bərabərdir və mərkəzi paraxial fokusdan mənfi dəyərlərə doğru bir məsafədədir saat. Nəticə etibarilə, bu çevrə paraksial təsvirdən keçən iki düz xəttə və ox ilə komponentlərə toxunur. saat açılar 30°. Bütün mümkün dəyərlər istifadə edilərsə, onda oxşar dairələrin toplanması bu düz xətlərin seqmentləri və ən böyük aberrasiya dairəsinin qövsü ilə məhdudlaşan bir sahə təşkil edir (Şəkil 3.3). Yaranan sahənin ölçüləri obyekt nöqtəsinin sistem oxundan məsafəsinin artması ilə xətti olaraq artır. Abbe sinüsləri şərti yerinə yetirildikdə, sistem oxa yaxın yerdə yerləşən obyekt müstəvisinin elementinin kəskin təsvirini təmin edir. Nəticə etibarilə, bu halda aberasiya funksiyasının genişlənməsi xətti asılı olan terminləri ehtiva edə bilməz. Buradan belə çıxır ki, sinus şərti yerinə yetirilirsə, birincil koma yoxdur.

Astiqmatizm () və sahə əyriliyi ()

C və D əmsalları ilə xarakterizə olunan aberrasiyaları birlikdə nəzərdən keçirmək daha rahatdır. Əgər (8)-dəki bütün digər əmsallar sıfıra bərabərdirsə, onda

Bu cür aberrasiyaların əhəmiyyətini nümayiş etdirmək üçün əvvəlcə təsvir şüasının çox dar olduğunu fərz edək. § 4.6-a əsasən, belə bir şüanın şüaları əyrilərin iki qısa seqmentini kəsir, onlardan biri (tangensial fokus xətti) meridional müstəviyə ortoqonaldır, digəri (sagittal fokus xətti) bu müstəvidə yerləşir. İndi obyekt müstəvisinin sonlu bölgəsinin bütün nöqtələrindən çıxan işığı nəzərdən keçirək. Təsvir məkanındakı fokus xətləri tangensial və sagittal fokus səthlərinə çevriləcəkdir. İlk təxmini hesablamaya görə, bu səthləri kürə hesab etmək olar. Müvafiq əyrilik mərkəzləri işığın yayıldığı yerdən təsvir müstəvisinin digər tərəfində yerləşdikdə müsbət hesab edilən onların radiusları olsun və olsun (şəkil 3.4. i-də göstərilən halda).

Əyrilik radiusları əmsallarla ifadə edilə bilər İLƏ Və D. Bunun üçün əyrilik nəzərə alınmaqla şüa aberrasiyalarını hesablayarkən, Seydel dəyişənlərindən daha çox adi koordinatlardan istifadə etmək daha rahatdır. Bizdə (Şəkil 3.5)

Harada u- sagittal fokus xətti ilə görüntü müstəvisi arasında kiçik məsafə. Əgər v bu fokus xəttindən oxa qədər olan məsafədir, onda

hələ də laqeyd qalırsa Və ilə müqayisədə, sonra (12) dən tapırıq

Eynilə

İndi bu münasibətləri Seydel dəyişənləri baxımından yazaq. Onlara (2.6) və (2.8) əvəz edərək, əldə edirik

və buna bənzər

Son iki münasibətdə biz əvəz edə bilərik və sonra (11) və (6) istifadə edərək əldə edirik

Ölçü 2C + D adətən çağırılır tangensial sahə əyriliyi, böyüklük D -- sagittal sahənin əyriliyi, və onların yarım cəmi

onların arifmetik ortasına mütənasib olan, - sadəcə sahə əyriliyi.

(13) və (18)-dən belə çıxır ki, oxdan yüksəklikdə iki fokus səthi arasındakı məsafə (yəni, təsviri yaradan şüanın astiqmatik fərqi) bərabərdir.

Yarım fərq

çağırdı astiqmatizm. Astiqmatizm olmadıqda (C = 0) bizdə var. Radius RÜmumi, təsadüfi, fokus səthi bu halda sistemin ayrı-ayrı səthlərinin əyrilik radiuslarını və bütün mühitlərin qırılma göstəricilərini özündə birləşdirən sadə bir düsturdan istifadə etməklə hesablana bilər.

Təhrif ()

Əgər (8) münasibətlərində yalnız əmsal sıfırdan fərqlidir E, Bu

Buraya koordinatlar daxil olmadığından və ekran stiqmatik olacaq və çıxış göz bəbəyinin radiusundan asılı olmayacaq; lakin təsvir nöqtələrinin oxa olan məsafələri obyekt nöqtələri üçün müvafiq məsafələrə mütənasib olmayacaq. Bu aberasiya təhrif adlanır.

Belə aberrasiya olduqda, oxdan keçən cismin müstəvisində hər hansı bir xəttin təsviri düz xətt olacaq, lakin hər hansı digər xəttin təsviri əyri olacaqdır. Şəkildə. 3.6 və obyekt oxlara paralel düz xətlər şəbəkəsi şəklində göstərilmişdir X Və saat və bir-birindən eyni məsafədə yerləşir. düyü. 3.6. b sözdə təsvir edir barel təhrifi (E>0), və Şek. 3.6. V - pincushion təhrif (E<0 ).

düyü. 3.6.

Daha əvvəl bildirilmişdi ki, beş Seidel aberrasiyasından üçü (sferik, koma və astiqmatizm) təsvirin kəskinliyinə mane olur. Digər ikisi (sahənin əyriliyi və təhrifi) onun mövqeyini və formasını dəyişir. Ümumiyyətlə, həm bütün ilkin aberrasiyalardan, həm də daha yüksək dərəcəli aberrasiyalardan azad olan bir sistem qurmaq mümkün deyil; buna görə də biz həmişə onların nisbi dəyərlərini nəzərə alan hansısa uyğun kompromis həlli axtarmalıyıq. Bəzi hallarda, Seidel aberrasiyaları daha yüksək səviyyəli aberasiyalarla əhəmiyyətli dərəcədə azaldıla bilər. Digər hallarda, digər aberrasiya növləri görünsə də, bəzi aberrasiyaları tamamilə aradan qaldırmaq lazımdır. Məsələn, teleskoplarda koma tamamilə aradan qaldırılmalıdır, çünki əgər varsa, görüntü asimmetrik olacaq və bütün dəqiq astronomik mövqe ölçmələri mənasız olacaq. . Digər tərəfdən bəzi sahə əyriliyinin olması və təhrif nisbətən zərərsizdir, çünki müvafiq hesablamalardan istifadə etməklə aradan qaldırıla bilər.

optik aberasiya xromatik astiqmatizm təhrifi

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.

Adətən optik oxda yerləşən obyektin nöqtəsindən çıxan şüalar şüası üçün nəzərdə tutulur. Bununla belə, sferik aberrasiya cismin optik oxdan uzaq nöqtələrindən çıxan digər şüalar üçün də baş verir, lakin belə hallarda o, bütün maili şüa şüasının aberrasiyalarının tərkib hissəsi kimi qəbul edilir. Üstəlik, bu aberasiya adlansa da sferik, təkcə sferik səthlər üçün xarakterik deyil.

Sferik aberasiya nəticəsində silindrik şüa şüası, lensin (şəkil məkanında) sınmasından sonra konus deyil, hansısa huni formalı fiqur şəklini alır, onun xarici səthi darboğaz yaxınlığında, kaustik səth adlanır. Bu halda, nöqtənin təsviri qeyri-bərabər işıqlandırma paylanması olan disk formasına malikdir və kaustik əyrinin forması işıqlandırmanın paylanmasının təbiətini mühakimə etməyə imkan verir. Ümumiyyətlə, sferik aberasiyanın mövcudluğunda səpilmə fiquru giriş (və ya çıxış) göz bəbəyindəki koordinatların üçüncü dərəcəsinə mütənasib radiuslu konsentrik dairələr sistemidir.

Hesablanmış dəyərlər

Məsafə δs" optik ox boyunca sıfır və həddindən artıq şüaların itmə nöqtələri arasında deyilir uzununa sferik aberasiya.

Diametr δ" Səpilmə dairəsi (disk) düsturla müəyyən edilir

2h 1 - sistem çuxurunun diametri;
a"- sistemdən təsvir nöqtəsinə qədər olan məsafə;
δs"- uzununa aberasiya.

Sonsuzluqda yerləşən obyektlər üçün

Belə sadə linzaları birləşdirərək, sferik aberasiya əhəmiyyətli dərəcədə düzəldilə bilər.

Azaltma və düzəliş

Bəzi hallarda, linzanın fokusunu bir qədər azaltmaqla kiçik miqdarda üçüncü dərəcəli sferik aberasiya düzəldilə bilər. Bu vəziyyətdə, görüntü müstəvisi sözdə olana keçir “Ən yaxşı quraşdırma təyyarələri”, bir qayda olaraq, ortada, eksenel və həddindən artıq şüaların kəsişməsi arasında yerləşir və geniş şüanın bütün şüalarının kəsişməsinin ən dar nöqtəsi ilə üst-üstə düşmür (ən az səpilmə diski). Bu uyğunsuzluq işıq enerjisinin ən az səpələnmiş diskdə paylanması ilə izah olunur, işıqlandırma maksimalları təkcə mərkəzdə deyil, həm də kənarda formalaşır. Yəni deyə bilərik ki, "disk" mərkəzi nöqtəsi olan parlaq bir üzükdür. Buna görə də, eninə sferik aberasiyanın aşağı dəyərinə baxmayaraq, ən az səpilmə diski ilə üst-üstə düşən müstəvidə optik sistemin həlli daha aşağı olacaqdır. Bu metodun uyğunluğu sferik aberasiyanın böyüklüyündən və səpilmə diskində işıqlandırmanın paylanmasının xarakterindən asılıdır.

Düzünü desək, sferik aberasiya yalnız bəzi cüt dar zonalar üçün və üstəlik, yalnız müəyyən iki birləşmə nöqtəsi üçün tamamilə düzəldilə bilər. Bununla belə, praktikada düzəliş hətta iki lensli sistemlər üçün də kifayət qədər qənaətbəxş ola bilər.

Tipik olaraq, bir hündürlük dəyəri üçün sferik aberasiya aradan qaldırılır h 0 sistemin şagirdinin kənarına uyğundur. Bu halda, hündürlükdə qalıq sferik aberasiyanın ən yüksək dəyəri gözlənilir h e sadə düsturla müəyyən edilir

Qalıq sferik aberrasiya bir nöqtənin təsvirinin heç vaxt nöqtəyə çevrilməməsinə səbəb olur. Düzəliş edilməmiş sferik aberasiya vəziyyətindən daha kiçik ölçüdə olsa da, disk olaraq qalacaq.

Qalıq sferik aberasiyanı azaltmaq üçün sistemin göz bəbəyinin kənarında tez-tez hesablanmış "həddindən artıq korreksiya" istifadə olunur və kənar zonanın sferik aberasiyasına müsbət qiymət verilir ( δs"> 0). Eyni zamanda, hündürlükdə şagirdi keçən şüalar h e, fokus nöqtəsinə daha da yaxın kəsişir və kənar şüalar fokus nöqtəsinin arxasında birləşsələr də, səpilmə diskinin hüdudlarından kənara çıxmırlar. Beləliklə, səpilmə diskinin ölçüsü azalır və parlaqlığı artır. Yəni görüntünün həm təfərrüatı, həm də kontrastı yaxşılaşır. Bununla birlikdə, səpilmə diskində işıqlandırma paylanmasının xüsusiyyətlərinə görə, "həddindən artıq düzəldilmiş" sferik aberrasiyaya malik linzalar tez-tez fokus zonasından kənarda "ikiqat" bulanıqlığa malikdir.

Bəzi hallarda əhəmiyyətli "yenidən düzəlişlərə" icazə verilir. Məsələn, Carl Zeiss Jena-dan ilk "Planars" müsbət sferik aberasiya dəyərinə malik idi ( δs"> 0), həm şagirdin kənar, həm də orta zonaları üçün. Bu həll tam diyaframda kontrastı bir qədər azaldır, lakin kiçik diaframalarda ayırdetmə qabiliyyətini nəzərəçarpacaq dərəcədə artırır.

Qeydlər

Ədəbiyyat

Begunov B. N. Həndəsi optika, Moskva Dövlət Universitetinin nəşriyyatı, 1966.
Volosov D.S., Foto optika. M., “İskusstvo”, 1971.
Zakaznov N.P. və b., Optik sistemlərin nəzəriyyəsi, M., “Maşınqayırma”, 1992.
Landsberg G. S. Optika. M., FİZMƏTLƏT, 2003.
Churilovsky V. N. Optik alətlər nəzəriyyəsi, Leninqrad, "Maşınqayırma", 1966.
Smith, Warren J. Müasir optik mühəndislik, McGraw-Hill, 2000.

Wikimedia Fondu. 2010.

Fiziki ensiklopediya

Optik sistemlərin aberasiya növlərindən biri (Bax: Optik sistemlərin aberasiyaları); fərqli məsafələrdə ox simmetrik optik sistemdən (linza (Obyektiv bax), Lens) keçən işıq şüaları üçün Fokusların uyğunsuzluğunda özünü göstərir ... Böyük Sovet Ensiklopediyası

Optik oxda yerləşən nöqtə mənbəyindən gələn işıq şüalarının sistemin oxdan uzaq olan hissələrindən keçən şüalarla bir nöqtədə toplanmaması səbəbindən optik sistemlərdə təsvirin pozulması. * * * Sferik… … ensiklopedik lüğət

sferik aberasiya- sferinė aberacija statusas T sritis fizika attikmenys: engl. sferik aberasiya vok. sphärische Aberration, f rus. sferik aberasiya, f pranc. aberration de spéricité, f; aberration sphérique, f … Fizikos terminų žodynas

SFERİK ABERRASİYA- Bax aberrasiya, sferik... Psixologiyanın izahlı lüğəti

sferik aberasiya- sistemin optik oxundan müxtəlif məsafələrdə keçən işıq şüalarının ocaqlarının uyğunsuzluğu nəticəsində yaranır və müxtəlif işıqlandırmalı dairə şəklində bir nöqtənin təsvirinə gətirib çıxarır. Həmçinin bax: Aberasiya xromatik aberasiya... Metallurgiya ensiklopedik lüğəti

Oxsimmetrik optik lensdən keçən işıq şüaları üçün fokusların uyğunsuzluğundan yaranan optik sistemlərin aberrasiyalarından biri. sistem (linza, obyektiv) bu sistemin optik oxundan müxtəlif məsafələrdə. O, özünü onda göstərir ki, obraz... ... Böyük Ensiklopedik Politexnik Lüğət

Optikdə təsvirin pozulması sistemlər, işıq şüalarının optik üzərində yerləşən nöqtə mənbəyindən olması ilə əlaqədardır sistemin oxdan uzaq olan hissələrindən keçən şüalarla oxlar bir nöqtədə toplaşmır... Təbiət elmi. ensiklopedik lüğət

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 sahənin fokuslanması və sonsuz fokuslanması 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.

İdeal şeylər yoxdur... İdeal obyektiv yoxdur - sonsuz kiçik nöqtənin təsvirini sonsuz kiçik nöqtə şəklində qurmağa qadir olan obyektiv. Bunun səbəbi - sferik aberasiya.

Sferik aberasiya- optik oxdan müxtəlif məsafələrdə keçən şüalar üçün fokus fərqindən yaranan təhrif. Əvvəllər təsvir olunan komadan və astiqmatizmdən fərqli olaraq, bu təhrif asimmetrik deyil və şüaların nöqtəli işıq mənbəyindən vahid şəkildə ayrılması ilə nəticələnir.

Sferik aberrasiya bütün linzalarda müxtəlif dərəcələrə xasdır, bəzi istisnalar istisna olmaqla (mən bilirəm ki, Era-12-dir, onun kəskinliyi əsasən xromatiklik ilə məhdudlaşır), açıq diyaframda lensin kəskinliyini məhdudlaşdıran bu təhrifdir. .

Sxem 1 (Vikipediya). Sferik aberasiyanın görünüşü

Sferik aberrasiya bir çox üzlərə malikdir - bəzən nəcib "proqram" adlanır, bəzən - aşağı dərəcəli "sabun", o, əsasən lensin bokehini formalaşdırır. Onun sayəsində Trioplan 100/2.8 bir qabarcıq generatorudur və Lomoqrafiya Cəmiyyətinin Yeni Petzvalında bulanıqlığa nəzarət var... Bununla belə, ilk növbədə.

Şəkildə sferik aberasiya necə görünür?

Ən bariz təzahür kəskinlik zonasında obyektin konturlarının bulanması (“konturların parıltısı”, “yumşaq effekt”), kiçik detalların gizlədilməsi, defokusasiya hissi (“sabun” – ağır hallarda);

FED-dən Industar-26M-də çəkilmiş təsvirdə sferik aberasiya (proqram təminatı) nümunəsi, F/2.8

Lensin bokehində sferik aberasiyanın təzahürü daha az açıqdır. İşarədən, düzəliş dərəcəsindən və s. asılı olaraq, sferik aberrasiya müxtəlif qarışıqlıq dairələri yarada bilər.

Triplet 78/2.8 (F/2.8) ilə çəkilmiş fotoşəkil nümunəsi - qarışıqlıq dairələri parlaq haşiyəyə və işıq mərkəzinə malikdir - obyektiv böyük miqdarda sferik aberrasiyaya malikdir.

Aplanat KO-120M 120/1.8 (F/1.8) üzərində çəkilmiş fotoşəkil nümunəsi - qarışıqlıq dairəsi zəif müəyyən edilmiş sərhədə malikdir, lakin hələ də oradadır. Testlərə əsasən (başqa bir məqalədə əvvəllər mənim tərəfimdən dərc olunmuşdu), lensin aşağı sferik aberrasiya var

Və sferik aberasiyanın miqdarının inanılmaz dərəcədə kiçik olduğu bir obyektiv nümunəsi olaraq - Era-12 125/4 (F/4) üzərində çəkilmiş bir fotoşəkil. Dairənin ümumiyyətlə sərhədi yoxdur və parlaqlığın paylanması çox bərabərdir. Bu, əla lens korreksiyasını göstərir (bu, həqiqətən də doğrudur).

Sferik aberasiyanın aradan qaldırılması

Əsas üsul diyaframdır. "Əlavə" şüaların kəsilməsi kəskinliyi yaxşılaşdırmağa imkan verir.

Sxem 2 (Vikipediya) - diafraqmadan istifadə edərək sferik aberasiyanın azaldılması (1 şək.) və defokuslamanın istifadəsi (2 şəkil). Defokus üsulu adətən fotoqrafiya üçün uyğun deyil.

Dünyanın fotoşəkillərinin nümunələri (mərkəz kəsilmişdir) müxtəlif diyaframlarda - 2.8, 4, 5.6 və 8, Industar-61 obyektivindən (erkən, FED) istifadə etməklə çəkilmişdir.

F/2.8 - kifayət qədər güclü proqram örtülüdür

F/4 - proqram təminatı azaldı, təsvir detalları yaxşılaşdırıldı

F/5.6 - proqram təminatı praktiki olaraq yoxdur

F/8 - proqram təminatı yoxdur, kiçik detallar aydın görünür

Qrafik redaktorlarda siz kəskinləşdirmə və bulanıqlığı aradan qaldırma funksiyalarından istifadə edə bilərsiniz ki, bu da sferik aberasiyanın mənfi təsirini bir qədər azaltmağa imkan verir.

Bəzən lensin nasazlığı səbəbindən sferik aberrasiya baş verir. Adətən - linzalar arasındakı boşluqların pozulması. Tənzimləmə kömək edir.

Məsələn, Yupiter-9-u LZOS-a çevirərkən nəyinsə səhv getdiyinə dair bir şübhə var: KMZ tərəfindən istehsal olunan Yupiter-9 ilə müqayisədə, LZOS nəhəng sferik aberasiya səbəbindən sadəcə olaraq kəskinliyə malik deyil. De-fakto, linzalar 85/2 rəqəmlərindən başqa tamamilə hər şeydə fərqlənir. Ağ Canon 85/1.8 USM ilə, qara rəng isə yalnız Triplet 78/2.8 və yumşaq linzalarla mübarizə apara bilər.

80-ci illərdən qara Yupiter-9 ilə çəkilmiş şəkil, LZOS (F/2)

Ağ Yupiterdə çəkilmiş-9 1959, KMZ (F/2)

Fotoqrafın sferik aberrasiyaya münasibəti

Sferik aberrasiya təsvirin kəskinliyini azaldır və bəzən xoşagəlməzdir - görünür, obyekt diqqətdən kənardadır. Normal çəkilişdə artan sferik aberasiya ilə optikadan istifadə etməməlisiniz.

Bununla belə, sferik aberasiya linza nümunəsinin ayrılmaz hissəsidir. Onsuz Tair-11-də gözəl yumşaq portretlər, çılğın inanılmaz monokl mənzərələri, məşhur Meyer Trioplanın qabarcıq bokehləri, Industar-26M-in "polka nöqtələri" və pişik şəklində "həcmli" dairələr olmazdı. Zeiss Planar 50/1.7-də göz. Linzalarda sferik aberasiyadan qurtulmağa çalışmamalısınız - bunun üçün bir istifadə tapmağa çalışmalısınız. Əlbəttə ki, həddindən artıq sferik aberasiya əksər hallarda yaxşı bir şey gətirmir.

nəticələr

Məqalədə sferik aberasiyanın fotoqrafiyaya təsirini ətraflı araşdırdıq: kəskinlik, bokeh, estetika və s.