Forvrængning

Forvrængning (fra lat. distorsio, distortio - krumning) - aberration af optiske systemer , hvor den lineære forstørrelseskoefficient ændres, når de viste objekter bevæger sig væk fra den optiske akse . Dette krænker den geometriske lighed mellem objektet og dets billede [1] . Forvrængning er uacceptabel i optik designet til fotogrammetrisk luftfotografering og fremstilling af fotomasker . En linse med korrigeret forvrængning kaldes ortoskopisk, fordi den opfylder kravene til ortoskopicitet [2] .

Forvrængning korrigeres på udviklingsstadiet af et optisk system ved at vælge linser og andre elementer og/eller ved at behandle billedet på en computer (for eksempel i digital fotografering og biograf ).

Variationer af forvrængning

Som et resultat af forvrængning vises lige linjer af objekter, der skydes, og som ikke skærer den optiske akse , som buede buer. Hjørnerne af billedet af en firkant, hvis centrum falder sammen med den optiske akse, kan rage udad eller omvendt, "trække ind" indad, på grund af hvilken firkanten bliver som en pude eller en tønde. "Nålepude"-forvrængning betragtes som positiv, da den øger afstanden fra det optiske center, når du bevæger dig væk fra det. "Tønde"-forvrængning betragtes som negativ, da den komprimerer afstanden fra det optiske center [3] .

Forvrængning kan være enten lineær eller relativ [4] : $\nu$

\nu =\venstre[(b-b_{0})/b\right]\cdot 100\%,

hvor:

$b_{0}$ er koefficienten for lineær stigning af det ideelle system (systemer uden forvrængning), dimensionsløs mængde ;
$b$ er den faktiske forstørrelsesfaktor , dimensionsløs mængde .

Værdien måles i procent . $\nu$

Forstørrelsesfaktoren på den optiske akse er . Afvigelsen fra når normalt et maksimum ved kanten af synsfeltet. Derfor, for at karakterisere forvrængning af et optisk system , tages forstørrelsesfaktoren langs kanten normalt som en værdi. $b$ $b_{0}$ $b_{0}$ $b$

Forvrængning af fotografiske linser

I det mindste omfang manifesteres forvrængning i symmetriske linser på grund af membranens placering mellem linserne [5] . Linsens symmetri refererer til symmetrien af linsernes form og placering i forhold til blændeblændens plan , vinkelret på den optiske akse .

Med anastigmater (objektiver med astigmatisme korrigeret), som ikke har symmetri, er forvrængningskorrektion også mulig på grund af det faktum, at parasitisk stråleafbøjning næsten ikke fører til et fald i opløsning og er meget mindre mærkbar end sammenlignelig stråleafbøjning med andre aberrationer.

I nogle tilfælde stilles der øgede krav til korrektion af forvrængning. Så i objektiver til luftfotografering bør den relative forvrængning ikke overstige ≈0,01 % .

Nogle gange er mængden af forvrængning ligegyldig. Fiskeøjelinser med ukorrigeret forvrængning kaldes forvrængende linser og bruges fx til meteorologiske observationer [6] . I dette tilfælde negligeres forvrængninger indført af forvrængning, da linsen har et meget stort synsfelt i form af en halvkugle, der dækker hele himlen . Desuden er forvrængninger ved vidvinkelfelter på grund af skrå projektion langs kanten af feltet uundgåelige selv for ortoskopiske ultravidvinkellinser med næsten fuldstændig korrigeret forvrængning [7] .

Fisheye linseforvrængning bruges i planetarier og i sfæriske filmsystemer såsom IMAX DOME/OMNIMAX [8] [9] . Når man projicerer et billede på en halvkugleformet skærm, kompenseres denne form for forvrængning stort set. Et IMAX DOME-fiskeøjebillede projiceres med den samme optik på en kuppel, der er lidt skråtstillet over auditoriet. Som et resultat opnås et uforvrænget billede med en stor betragtningsvinkel på skærmen [10] .

I kunstnerisk fotografering bruges fiskeøjeforvrængning som et udtryksfuldt værktøj, der understreger skalaen af den scene, der optages, eller skaber en usædvanlig buet form af udvidede objekter. I nogle tilfælde understreger dette oprindelsen af billedet skabt af moderne optik.

Teori

Overvej et eller andet optisk system . Lad abscisseaksen (x) falde sammen med systemets optiske akse . Planerne α og β er vinkelrette på den optiske akse. α-planet ligger før det optiske system, og β-planet ligger efter. Der dannes et billede på β-planet. En lysstråle rettet parallelt med den optiske akse danner punkt A, når den skærer med α-planet, passerer gennem det optiske system (ændrer retning), og danner punkt B, når den skærer β-planet. Positionen af punktet A er givet vha. vektoren : ${\vec {r))$

{\vec {r}}=(y,z),

og punkt B - ved en lignende vektor . Vektorerne og ligger henholdsvis i planerne α og β, starter fra skæringspunkterne mellem deres planer og den optiske akse. ${\vec R}$ ${\vec {r))$ ${\vec R}$

For et ideelt optisk system vil koordinaterne for punkt B (y;z) blive bestemt gennem koordinaterne for punkt A (y;z) ved hjælp af følgende formel:

{\vec {R}}=b_{0}\,{\vec {r}},

hvor er koefficienten for lineær stigning , dimensionsløs mængde . $b_{0}$

I nærvær af tredjeordens forvrængning (og for asymmetriske optiske systemer er forvrængninger kun af ulige ordener: 3., 5., 7. osv.), tilføjes et yderligere led til formlen:

{\vec {R}}=b_{0}\,{\vec {r}}+F_{3}\,r^{2}{\vec {r}},

hvor:

$r$ er længden af vektoren , m ; ${\vec {r))$
$F_{3}$ - forvrængning af tredje orden (giver sædvanligvis det største bidrag til forvrængning af formen), m -2 .

Hvis den har samme fortegn som , vil der være en "pude", ellers - en "tønde". $F_{3}$ $b_{0}$

For højere ordensforvrængning ( ved ), tilføjes et led til formlen for hver ulige ordensforvrængning ( , , osv.): $F_{n}$ $n>3$ $F_{3}$ $F_{5}$ $F_{7}$

{\vec {R}}=b_{0}\,{\vec {r}}+F_{3}\,r^{2}{\vec {r}}+F_{5}\, r^{4}{\vec {r}}+F_{7}\,r^{6}{\vec {r}}+...

Ved tilstedeværelse af højere ordensforvrængninger kan formforvrængningerne have en mere kompleks form, men i praksis (for eksempel i fotografering) er dette tilfælde sjældent.

Værdierne afhænger af: $F_{n}$

fra afstanden mellem det optiske system og objektet, hvis billede skal opnås;
fra lysets bølgelængder .

Hvis det er nødvendigt at tage hensyn til indflydelsen fra andre aberrationer, tilføjes andre udtryk til udtrykket for , afhængigt ikke kun af , men også af koordinaterne for strålen i indgangspupillen . ${\vec R}$ ${\vec {r))$

Se også

Kilder

↑ Photokinotechnics, 1981 , s. 80.
↑ Volosov, 1978 , s. 131.
↑ Volosov, 1978 , s. 132.
↑ Volosov, 1978 , s. 133.
↑ Pædagogisk bog om fotografi, 1976 , s. 23.
↑ Volosov, 1978 , s. 329.
↑ Optagelse af mennesker med et vidvinkelobjektiv . LiveJournal (8. maj 2011). Hentet 24. marts 2019. Arkiveret fra originalen 24. marts 2019. (Russisk)
↑ Vladimir Surdin. "Kom til planetariet!" . Gazeta.Ru (11. april 2011). Hentet 26. august 2019. Arkiveret fra originalen 25. maj 2021. (Russisk)
↑ Realistisk projektion på kuppelskærme . Panasonic forretning. Hentet 26. august 2019. Arkiveret fra originalen 28. juli 2019. (Russisk)
↑ Teknik for film og tv, 1983 , s. 72.

Litteratur

E. A. Iofis . Fotografisk teknologi / I. Yu. Shebalin. - M.,: "Soviet Encyclopedia", 1981. - S. 80 , 81. - 447 s.
D. S. Volosov . Kapitel II. Optiske aberrationer af linser // Fotografisk optik. - 2. udg. - M.,: "Kunst", 1978. - S. 91-234. — 543 s.
E. D. Tamitsky, V. A. Gorbatov. Kapitel I. Fotografisk skydeteknik // Pædagogisk bog om fotografi / Fomin A.V., Fivensky Yu.I. - 320 sek. - 130.000 eksemplarer.
Biografer til IMAX og OMNIMAX biografsystemer // " Teknologi for biograf og tv ": magasin. - 1983. - Nr. 10 . - S. 70-72 . — ISSN 0040-2249 .

Foto

Typer og genrer

Historie og geografi

Vilkår

Kameratyper

Teknik

Producenter

Portal
Liste over de dyreste billeder