Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии

Стартовая страница

О системе

Технические требования

Синтез

Обучающий модуль

Справка по системе

Контакты
Искать:
  Расширенный   Формализованый   По связи разделов
 А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я 
Общий каталог эффектов

Хроматическая аберрация
Хроматическая аберрация

Описание

Хроматическая аберрация заключается в паразитной дисперсии света, проходящего через линзу (белый свет разлагается на составляющие его цветные лучи). Так как линзу можно представить состоящей из большого количества маленьких призм, разложение луча на составляющие цвета будет происходить и в ней. Коэффициент преломления синих лучей больше, чем красных, поэтому их фокус расположен ближе к задней главной точке линзы, чем фокус красных лучей. Отсюда следует, что для луча белого света единого фокусного расстояния не существует, а есть совокупность фокусных расстояний лучей всех цветов. Разность между фокусными расстояниями синего и красного цветов называется продольной хроматической аберрацией. Диафрагмирование несколько ее уменьшает.
Есть два типа хроматической аберрации: продольная хроматическая аберрация, при которой положение фокальной точки на оптической оси меняется в зависимости от длины волны, и хроматическая разница увеличения, при которой увеличение изображения в периферийных областях меняется в зависимости от длины волны.
На реальных фотографиях продольная хроматическая аберрация проявляется в виде размытости цвета или засветки, а хроматическая разница увеличения проявляется в виде цветовой окантовки (когда по границам краев виден цвет).
Хроматическая аберрация в фотообъективе корректируется путем сочетания различных типов оптического стекла, обладающих различными характеристиками преломления и дисперсии. Поскольку влияние хроматической аберрации возрастает при более значительных фокусных расстояниях, точная коррекция хроматической аберрации особенно важна в сверхтелефотообъективах, чтобы получить хорошую резкость изображения. Хотя существует предел степени коррекции, допускаемый оптическим стеклом, можно значительно улучшить результаты при помощи такого искусственного кристалла, как флюорит или стекло UD.
Хроматическую разницу увеличения можно назвать поперечной хроматической аберрацией (поскольку она происходит поперек оптической оси).
Примечание: в то время как хроматическая аберрация наиболее заметна при использовании цветной пленки, она влияет и на черно-белые изображения, проявляясь как уменьшение резкости.
Хроматическая аберрация
Рис.1
Хроматическая аберрация у фотографических объективов тщательно устраняется. Система линз, в которой сближены фокусы синих и жёлтых лучей, называется ахроматической, а при сближении фокусов синих, жёлтых и красных лучей – апохроматической.
Схема хроматической аберрации (1) и её уменьшение с помощью ахроматической линзы (2)
 
Рис.2

 

 

 

Ключевые слова

 

Разделы наук

 

Используется в научно-технических эффектах

Лазерный термоядерный синтез в условиях непрямого сжатия (ЛТС в условиях непрямого сжатия)
Телевизионный микроскоп (Телевизионный микроскоп )
Аберрация оптических систем (Аберрация оптических систем )
Лазерный термоядерный синтез в условиях прямого сжатия (Лазерный термоядерный синтез в условиях прямого сжатия)
Зеркально-линзовые системы (Зеркально-линзовые системы)
Иммерсионный метод (Иммерсионный метод)

 

Используется в областях техники и экономики

2Термоядерные реакторы
2Атомная энергетика
4Оптическая техника
1Медицинские технологии
2Медицинская техника
1Клеточная инженерия
1Химическое и нефтяное машиностроение
1Хранилища сырья и продукции химической промышленности
1Технологии химических реактивов и особо чистых веществ
1Технологии химических волокон и нитей
1Технологии лакокрасочных материалов и органических покрытий
1Технологии производства резин и изделий из них
1Технологии пластмасс
1Технологии переработки нефти и газа
1Технологии пестицидов и дезинфицирующих средств
1Технологии душистых средств
1Технологии взрывчатых веществ и средств химической защиты
1Промышленный синтез органических красителей и пигментов
1Технологии органических веществ и продуктов
1Технологии производства силикатных материалов
1Производство удобрений
1Технологии неорганических веществ и продуктов
3Кинотехника
3Фототехника
2Приборы для измерения оптических и светотехнических величин и характеристик
2Приборы для измерения состава и физико-химических свойств веществ и материалов
2Приборы для измерения механических величин
1Системы телеуправления и телеизмерения
1Аппаратура для оптической связи в свободном пространстве
2Технологии, использующие голографию
1Аппаратура для световодной связи
1Телевизионная техника
1Нетрадиционная энергетика
1Гелиоэнергетика
1Приборы неразрушающего контроля изделий и материалов
1Технологии и техника разработки месторождений твердых полезных ископаемых
1Технологии и техника разведки полезных ископаемых и геологических исследований

 

Используются в научно-технических эффектах совместно с данным эффектом естественнонаучные эффекты

1Модуляция света, вызванная изменениями среды, связанными с прохождением через нее той же световой волны (Самомодуляция света)
1Нелинейная оптическая поляризация среды (Нелинейная оптическая поляризация среды)
1Появление направленного электронного потока в твердом проводнике в результате передачи электронам импульса от направленного потока фотонов. (Светоэлектрический эффект )
6Хроматическая аберрация (Хроматическая аберрация)
5Дисперсия света (Дисперсия света)
1Испускание ионов поверхностью твердого тела (Ионная эмиссия)
2Перенос энергии в пространстве электромагнитным излучением от одного тела к другому и соответствующий процесс взаимопревращения их внутренней энергии в энергию электромагнитных волн. (Лучистый теплообмен)
1Выравнивание электронов из вещества при одновременном поглощении нескольких фотонов. (Многофотонный фотоэффект)
1Адаптация глаза (Адаптация глаза)
2Увеличение оптическое (Увеличение оптическое)
2Фокальная плоскость (Фокальная плоскость)
2Фокальная поверхность (Фокальная поверхность)
2Аккомодация глаза (Аккомодация глаза)
3Фокус (Фокус)
3Изображение предмета, образованное пересечениями геометрических продолжений световых лучей, прошедших через оптическую систему, в направлениях, обратных действительному ходу этих лучей (Мнимое изображение)
4Дифракция света (Дифракция света)
3Ферма принцип (Ферма принцип )
1Преломление света на грани двуосного кристалла, наблюдаемое в тех случаях, когда направление распространения пучка совпадает с направлением одной из осей кристалла (Коническая рефракция)
1Нормальные колебания молекул (Собственные (свободные) гармонические колебания молекул)
1Вынужденное излучение (Вынужденное излучение)
1Удержание или перемещение мелких частиц за счет светового давления, создаваемого сфокусированным лазерным лучом (Оптическая левитация)
2Поляризация электромагнитных волн (Поляризация электромагнитных волн )
1Появление световой волны, распространяющейся в обратном направлении от препятствия, облучаемого падающей на него волной света (Отражение света)
1Преобразование поляризации света при отражении от диэлектрика (Преобразование поляризации света при отражении от диэлектрика)
1Соотношения между амплитудами, фазами и состояниями поляризации падающей, отраженной и преломленной электромагнитных волн на границе раздела двух диэлектриков (Френеля формулы)
1Прохождение волн через границу разделе двух сред и отражение о нее (Закон отражения волн)
1Соотношение между показателем преломления диэлектрика и углом падения на него неполяризованного света, при котором отражённый от поверхности диэлектрика свет полностью поляризован (Брюстера эффект)
2Синусов условие (Синусов условие)
1Оптический прибор, основанный на полном внутреннего отражения, для получения полностью поляризованного света (Николя призма)
1Рассеяние света на ультразвуке (Рассеяние света на ультразвуке)
1Волны. Уравнения волновых процессов (Волны. Волновое уравнение)
1Дифракция света на ультразвуке (Дифракция света на ультразвуке)

 

Применение эффекта

Хроматическая аберрация вызывает значительную нерезкость изображения, поэтому при чёрно-белой съёмке моноклем и перископом, у которых она не устранена, после установки на резкость нужно ввести дополнительную поправку на положение объектива относительно светочувствительного элемента , определяемую по формуле:
где d – сопряжённое фокусное расстояние; f – главное фокусное расстояние монокля или перископа.
Необходимость в поправке вызывается тем, что при визуальной наводке изображение из-за повышенной чувствительности глаза к жёлтым лучам устанавливается в их фокусе, а не в фокусе сине-фиолетовых лучей, к которым наиболее чувствителен чёрно-белый несенсибилизированный фотоматериал. Последние, будучи не в фокусе, образуют значительные кружки рассеяния, уменьшающие резкость изображения.
Хроматическая аберрация может быть исправлена путем комбинирования собирательной и рассеивающей линз из стёкол с различным коэффициентом преломления. При прохождении через первую линзу луч отклоняется к оптической оси и диспергирует; войдя во вторую линзу, он незначительно отклоняется в обратную сторону и повторно диспергирует, но в обратном направлении. В результате хроматическая аберрация первой линзы компенсируется второй, отрицательной, линзой, и лучи различных цветов соберутся в одной точке. Такие линзы, исправляющие хроматическую аберрацию, называются ахроматическими, или ландшафтными линзами. Ахроматические линзы используются во всех современных объективах.
Хроматическая аберрация также исправляется программным путём т.к. для точного сведения трёх компонентов картинки (красный зелёный синий слои) надо преобразовать каждую линейным преобразованием по радиусу относительно точки на картинке где проходила оптическая ось (обычно это центр кадра). Во многих преобразователях RAW (формат данных) файлов такая функция имеется, но оптическая корректировка предпочтительнее т. к. в сложных объективах на итоговой картинке всё сильно не линейно и многие дисторсии которые искажают ХА простыми преобразованиями не исправляются. Хорошая коррекция ХА невозможна, когда объектив плохо устойчив к контровому свету. Исправление ХА на компьютере улучшает качество изображения, но всё же предпочтительнее снимать фотографии теми объективами, которые имеют минимальные ХА. Так объективы с фиксированным фокусным расстоянием обычно имеют существенно меньшую ХА чем зум объективы.
Синие контуры – типичный пример проявления хроматической аберрации в фотографии.
 
Рис.1

Реализации эффекта

Ахромат - сложная линза, состоящая из двух (собирательной и рассеивающей), чаще склеенных линз (рис.1). Линзы изготовлены из неодинаковых по дисперсии света сортов оптического стекла, выбираемых так, что для каких-либо двух длин волн света полностью (рис.1), а для остальных значительно устранена хроматическая аберрация. Ахромат имеет неустранимый астигматизм. Ахромат применяют в качестве объективов зрительных труб, биноклей, прицелов и т. п.; ранее использовали в дешёвых фотографических аппаратах для видовой (ландшафтной) съёмки.
Схема ахромата. Тонкими линиями показан ход лучей: 1 — в жёлтой области спектра; 2 — в сине-фиолетовой области спектра.
Рис.1

 

Литература

1. Яштолд-Говорко В. А. Фотосъёмка и обработка. Съёмка, формулы, термины, рецепты. Изд. 4-е, сокр. М., «Искусство», 1977.

2. Тамицкий Э. Д., Горбатов В. А. Учебная книга по фотографии. М., «Легкая индустрия», 1976.

Формализованное описание Показать

Стартовая страница  О системе  Технические требования  Синтез  Обучающий модуль  Справка по системе  Контакты 
Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина