Аберрации оптических систем

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Аберрации оптических систем — искажения оптического изображения, даваемого точно рассчитанной и правильно изготовленной оптической системой. Различают следующие виды аберраций.

Геометри́ческие аберрации неизбежно возникают во всякой реальной оптической системе. В идеале, точка должна изображаться точкой, причём расположенной в определённом месте. Геометрические аберрации можно разделить на две группы: одни ведут к тому, что точка изображается небольшой размытой фигурой - к таким аберрациям относятся сферическая аберрация, кома и астигматизм. Другие - кривизна поля изображения и дисторсия - ведут к тому, что изображение точки создаётся не совсем в том месте, где нужно. В реальных системах в той или иной мере присутствуют все геометрические аберрации, что отрицательно влияет на чёткость изображения и нарушает подобие изображения и предмета.

Хроматические аберрации — несовпадение изображений одного и того же предмета в разных цветах в пространстве изображений, а также зависимость геометрических аберраций от цвета. Вызывается тем, что показатель преломления оптических материалов, из которых изготовлены элементы оптической системы, зависит от длины волны. Проявляются в снижении чёткости изображения, иногда также в появлении у изображения цветных контуров, которые у предмета отсутствовали.

Дифракциóнная аберрация возникает вследствие дифракции света на диафрагме и оправе фотообъектива. Дифракционная аберрация ограничивает разрешающую способность фотообъектива. Из-за этой аберрации минимальное угловое расстояние между точками, разрешаемое объективом, ограничено величиной λ/D радиан, где λ — длина волны используемого света (к световому диапазону обычно относят электромагнитные волны с длиной от 400 нм до 700 нм), D — диаметр объектива.

Аберрация входного зрачка. Возникает при съёмке очень светосильным объективом с очень близкого расстояния. Из разных точек входного зрачка изображаемый предмет виден под несколько разными углами, но всё это соединяется в одном изображении. Хотя накладываемые изображения совпадают геометрически, они отличаются друг от друга распределением светового потока. При этом могут изображаются также грани предмета, не видимые одновременно из одной точки. В результате, например, знакомые лица могут выйти на фотографии неузнаваемыми.

Аберрация входного зрачка, строго говоря, дефектом объектива не является. Она остаётся даже при идеальном ходе лучей. Тем не менее, при определённых условиях съёмки она приводит к тому, что изображение искажается. Аберрация входного зрачка уменьшается диафрагмированием.

В оптических системах полностью устранить аберрации невозможно. Их доводят до минимально возможных значений, обусловленных техническими требованиями и ценой изготовления системы. Иногда также минимизируют одни аберрации за счёт увеличения других (например, в софт-объективах).

[править] Литература

• Волосов Д.С. Фотографическая оптика. М., «Искусство», 1971.
• Русинов М.М. Композиция оптических систем. Л., «Машиностроение», 1989.
• Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика. М., «Наука», 1985.
• Перевод раздела про оптическую терминологию из "Canon Lens Work II"