Kromatisk afvigelse

Kromatisk aberration  - forvrængning af billedet på grund af mediets brydningsindekss afhængighed af bølgelængden af ​​den stråling, der passerer gennem dette medium ( aberrationen skyldes spredning af lys ) [1] . På grund af fænomenet spredning er brændvidderne for forskellige bølgelængder (stråler i forskellige farver ) forskellige og falder ikke ind i ét punkt, kaldet fokus (fokuspunkt)

Kromatisk aberration er en form for aberration i et optisk system .

I kromatisk aberration er der:

• position kromatisme;
• forstørrelseskromatisme;
• kromatiske forskelle i geometriske aberrationer.

Kromatiske aberrationer fører til et fald i billedets klarhed og nogle gange også til udseendet af farvede konturer, striber, pletter på det - artefakter.

Positionskromatisme

Når lys passerer gennem optisk glas eller andre optiske materialer, observeres spredning . Dette fænomen ligger i, at mediets brydningsindeks afhænger af strålingens bølgelængde (forskellige farver ).

Brydningsindekset for blå stråler er større end for røde stråler , så fokus ( punktet ) for blå stråler er placeret tættere på linsens bageste hovedplan end røde strålers fokus . Det følger heraf, at de stråler, der opnås ved nedbrydning af hvidt lys, vil have forskellige brændpunkter . Der er ikke en enkelt brændvidde for et objektiv, men der er et sæt brændvidder - et fokus pr. stråle af hver farve.

Forskellen kaldes " positionskromatisme " (eller kromatisk positionsforskel, langsgående kromatisk aberration [П 1] ) [2] . Blænde reducerer den noget.

I dette tilfælde vil billederne af objektet i stråler af forskellige farver være placeret i forskellige afstande fra det bagerste hovedpunkt. Hvis du fokuserer på de røde stråler, vil billedet i de blå stråler være ude af fokus, og omvendt.

Fotografiske linser er designet til at eliminere kromatiske aberrationer. Linsesystemet, der bringer brændpunkterne af to (for eksempel blå og gule) stråler tættere på hinanden, kaldes akromatisk (akromatiseret [2] ), og når brændpunkterne af tre stråler nærmer sig , kaldes det apokromatisk , fire- superakromatisk .

Positionskromatisme forårsager en betydelig sløring af billedet, derfor skal der, når der optages sort/hvid med en monokel og periskop , hvor den ikke er blevet elimineret, efter at den er indstillet til skarphed, indføres en yderligere korrektion for linsens position i forhold til til det lysfølsomme element , bestemt af formlen:

hvor:

•  - konjugeret brændvidde ;
•  er brændvidden af ​​en monokel eller periskop.

Behovet for korrektion er forårsaget af, at billedet under visuel fokusering, på grund af øjets øgede følsomhed over for gule stråler, er sat i deres fokus og ikke i fokus for blåviolette stråler, hvortil sort- og-hvidt ikke- sensibiliseret fotografisk materiale er mest følsomt. Blåviolette stråler, der er ude af fokus, danner betydelige "spredningscirkler", der reducerer billedets skarphed.

Positionskromatisme kan korrigeres ved at kombinere konvergerende og divergerende linser . Linser skal bestå af optiske briller og have forskellig spredning [3] . Når den passerer gennem den første linse, afviger strålen til den optiske akse og spredes . Ind i den anden linse afviger strålen lidt i den modsatte retning og spreder sig igen, men i den modsatte retning. Som et resultat kompenseres den kromatiske aberration af den første linse af den anden, "negative" linse, og strålerne af forskellige farver vil blive indsamlet på et punkt. Sådanne linser, der korrigerer positionens kromatisme, kaldes akromatiske linser (achromater).

Akromatiske linser bruges i mange moderne linser . Det er langt fra altid nødvendigt at achromatisere et individuelt element i et optisk system eller en kombination af dem; det er tilstrækkeligt, at alle elementer som helhed kompenserer for hinandens spredning.

For at reducere kromatiske aberrationer i design af optiske instrumenter ( objektiver , kikkerter , mikroskoper , teleskoper osv.), kan optiske elementer som linser lavet af specielle optiske briller ( Kurzflint , Langkron ), spejle eller zoneplader bruges .

Stigende kromatisme

Forstørrelseskromatisme (også kaldet forstørrelseskromatisk forskel ) er en kromatisk aberration, hvor billeder af det samme objekt i stråler af forskellige farver har lidt forskellige størrelser. Falder ikke fra blænde , såvel som fra stigning .

For et farvebillede i digital form kan forstørrelseskromatisme til en vis grad korrigeres med software. For nøjagtigt at reducere de tre komponenter i billedet (rød, grøn og blå) er det nødvendigt at ændre skalaen for to af dem, så det punkt, hvor den optiske akse passerede (normalt, er dette midten af ​​rammen) ubevægeligt. Mange råfilkonvertere har en sådan funktion, men optisk korrektion er at foretrække, da komplekse linser også indeholder andre aberrationer, der ikke kan korrigeres ved simple konverteringer og er individuelle for hver linsemodel, som følge af, at det bliver vanskeligt at isolere forstørrelseskromatisme programmatisk . God korrektion af forstørrelseskromatisme er ikke mulig, når objektivet yder dårligt i modlys . Korrigering af zoomkromatisme på en computer forbedrer billedkvaliteten, men det er stadig at foretrække at tage billeder med objektiver, der har minimale aberrationer. Objektiver med fast brændvidde har således normalt væsentligt færre aberrationer end zoomobjektiver .

Kromatiske forskelle i geometriske aberrationer

Generelt er hver geometrisk aberration farveafhængig . Så for eksempel kan sfærisk aberration være forskellig for blå og røde stråler ("sfærokromatisme") og/eller kromatisk forskel i aberrationer af skrå stråler [4] . Disse kan også betragtes som kromatiske aberrationer, da bivirkningerne af deres indflydelse generelt ligner bivirkningerne ved positions- og forstørrelseskromatismer.

Kromatisk aberration i fotografering

I mange moderne kameraer korrigeres zoomkromatisme automatisk. Justeringen udføres af kameraets processor, når filen skrives (f.eks. JPEG ). Ved optagelse i RAW kan der foretages justeringer senere - ved behandling af RAW-filen. Softwarekorrektion af forstørrelseskromatisme reducerer ikke billedets klarhed.

Samtidig kan positionskromatisme ikke korrigeres ved softwarebehandling. . Mange ultrahurtige linser, inklusive professionelle modeller [5] , har udtalt positionskromatisme ved åbne blænder. Som regel ophører positionskromatisme med at være mærkbar, når blænden lukkes ned til f / 2,8-f / 4.

Noter

1. ↑ Hvis positionskromatismen beskrives ved forskellen i højderne af forekomsten af ​​stråler af forskellige farver på fokusplanet, så kaldes positionskromatismen "tværgående kromatisk aberration"

1. ↑ Photokinotechnics, 1981 , s. 397.
2. ↑ 1 2 Volosov, 1978 , s. 154.
3. ↑ Småformatfotografering, 1959 , s. 295.
4. ↑ Volosov, 1978 , s. 157.
5. ↑ Canon EF 50mm f/1.2 USM L (fuldt format) - Gennemgang/testrapport

Litteratur

• E. A. Iofis . Fotografisk teknologi / I. Yu. Shebalin. - M.,: "Sovjetisk Encyklopædi", 1981. - S.  397 . — 447 s.
• D. S. Volosov . Fotografisk optik. - 2. udg. - M.,: "Kunst", 1978. - S. 154-159. — 543 s.
• A. N. Vedenov. Ulemper ved objektivet og dets korrektion i objektivet // Lille format fotografering / I. V. Barkovsky. - L.,: Lenizdat, 1959. - S. 291-297. — 675 s.

Ordbøger og encyklopædier	Britannica (online)