Аберрации и их влияние на изображение – Д-микро

Статья описывает базовые понятия аберраций, классификацию аберраций, а также возможные методики устранения аберраций применительно к микроскопным объективам. В статье описана методика выбора микроскопных объективов исходя из задач исследователя.
Аберрации в оптических системах — погрешность изображения, вызванная любым отклонением реальных лучей от геометрических направлений по которым они должны были бы идти в идеальной оптической системе. Аберрации можно классифицировать на монохроматические (то есть присущие монохроматическим лучам – лучам одной длины волны) и хроматические.

Монохроматические аберрации

Монохроматические аберрации – погрешности, присущие любой реальной оптической системе. Возникновение связано с тем, что поверхности, преломляющие лучи неспособны собрать в точку широкие пучки лучей, падающие на них под большими углами. Монохроматические аберрации приводят к искажению изображения точки в некоторую фигуру рассеяния, что снижает четкость изображения и нарушает подобие изображения и предмета.
Монохроматические аберрации классифицируют пятью аберрациями Зейделя:

S

_I — сферическая аберрация

Сферическая аберрация оптической системы. Лучи, параллельные оси оптической системы сходится не в точке, а в перетяжке.
Сферическая аберрация оптических систем из-за несовпадения фокусов для лучей света проходящих на разных расстояниях от оптической оси. Нарушает гомоцентричность пучка света, но не нарушает симметричность.
Существует несколько путей исправления сферической аберрации:
Во-первых, снижение кривизны линзы (использование стекла с большим показателем преломления в совокупности с увеличением радиусов поверхностей линзы, сохраняя, тем самым, ее оптическую силу).
Во-вторых, применением комбинации из положительных и отрицательных линз. Обычно параллельно с исправлением сферической аберрации исправляют также хроматические аберрации.
В-третьих, применяют диафрагмирование – отсечение краевых лучей широкого пучка. Способ позволяет снизить значение рассеяния, но непригоден для оптических систем требующих высокой светосилы.
Полностью избавиться от сферической аберрации невозможно, но способы снизить ее эффективно применяются в микроскопии.

S

_II – кома

Аберрация Кома. Лучи, приходящие под углом к оптической оси не собираются в одной точке
Аберрация Кома обусловлена тем, что лучи, приходящие под углом к оптической оси, собираются не в одной точке. Методика исправления Комы схожа с методикой исправления сферических аберраций и, в основном, строится на использовании комбинаций положительных и отрицательных линз.

S

_III – астигматизм

Астигматизм оптической системыАберрация, при которой изображение точки, лежащей вне оси и сформированное узким пучком лучей представляет собой два перпендикулярных отрезка расположенных на разном расстоянии плоскости Гаусса (плоскости безаберрационного фокуса).
Астигматизм не может быть исправлен диафрагмированием, т.к. проявляется и на узких пучках. Для коррекции астигматизма применяют дуплеты положительных и отрицательных линз.

S

_IV – кривизна поля изображения

Кривизна поля оптической системы. Изображение плоского объекта перпендикулярного оси оптической системы в плоскостях F1 и F2
Аберрация, при которой изображение плоского объекта, перпендикулярного оси оптической системы лежит на выпуклой или вогнутой (обычно сферической в случае симметричной оптики) поверхности относительно объектива.
Погрешность вносимая аберрацией, очень сильно сказывается в микроскопии, так как получаемое изображение плоского объекта не находится полностью в фокальной плоскости и, таким образом, на нескорректированной системе мы не можем наблюдать полностью резкое изображение объекта по всему полю.
Кривизна поля корректируется при помощи расчета системы содержащей две и более отрицательных линз, а также использующей воздушное пространство между линзами.

S

_V – дисторсия

Изменение коэффициента линейного увеличения по полю зрения. Подушкообразная и бочкообразная дисторсия.
Дисторсия – изменение коэффициента линейного увеличения оптической системы по полю зрения. Дисторсия не приемлема в микроскопии, так как система, подверженная дисторсии, не обеспечивает геометрическое подобие наблюдаемого объекта и его изображения. Дисторсия исправляется подбором линз на этапе проектировки объектива. Также возможно исправление дисторсии на этапе компьютерной обработки изображения.

Хроматические аберрации (ХА)

Хроматические аберрации. Разница показателя преломления оптической системы для лучей с различной длиной волны.
Хроматические аберрации – погрешности вносимые в изображение разницей коэффициента преломления для пучков с различными длинами волн.
При прохождении света через оптические материалы наблюдается дисперсия – разложение белого света на спектр. Именно явление дисперсии запечатлено на самой знаменитой обложке музыкального альбома 20 века — Pink Floyd – The Dark Side of the Moon.
Паразитная дисперсия не позволяет лучам с различными длинами волн сфокусироваться в одной точке.
Таким образом, различают три вида хроматизма: хроматизм положения, хроматизм увеличения и хроматизм разности геометрических аберраций. В статье мы рассмотрим хроматизм положения, так как природа ХА абсолютно одинакова во всех случаях.
Для любой оптической линзы коэффициент преломления синих лучей, как правило, больше, чем красных, поэтому точка фокуса синих лучей F_blue расположена ближе к задней главной точке линзы, чем точка фокуса красных лучей F_red. Отсюда следует, что лучи, полученные разложением белого света, будут иметь различное фокусное расстояние. Единого фокусного расстояния у одной линзы не существует, а есть совокупность фокусных расстояний — по одному фокусу на луч каждого цвета.
Разность F_blue-F_red это и есть «хроматизм положения» (или хроматической разностью положения, продольной хроматической аберрацией)
Диафрагмирование несколько уменьшает хроматизм положения. При этом изображения предмета в лучах разного цвета будут находиться на разных расстояниях от задней главной точки. Если наводить оптическую систему на резкость по красным лучам, изображение в синих лучах будет не в фокусе, и наоборот.
Конструкция микроскопных объективов рассчитана на устранение хроматических аберраций. Система линз, выполняющих сближение фокусов двух (например, синих и жёлтых) лучей, называется ахроматической, а при сближении фокусов трёх лучей —апохроматической системой.
Основное правило при исправлении ХА является исправление ХА суммарно для всей системы. Нет необходимости исправлять хроматизм каждого элемента. Важно, чтобы суммарная положительная и отрицательная дисперсия элементов системы была равна нулю.

Критерии при выборе микроскопных объективов

Рассмотрев основные типы различных оптических аберраций мы можем описать основные критерии при выборе объективов для лабораторного микроскопа, ведь именно характеристиками объектива определяются разрешающая способность микроскопа, дисторсия, возможность проведения точных измерений, возможность качественного получения большого поля изображения при сильном увеличении путем сшивки частичных полей.
В большинстве случаев при выборе объективов работает правило, что чем качественнее и дороже объектив – тем он лучше для решения любых задач. Но на самом деле, во-первых, это не всегда абсолютно достоверно, во-вторых – экономическую составляющую вопроса это правило не затрагивает. А ведь порой именно она играет решающую роль при выборе оборудования того или иного класса.
Объективы для микроскопов делятся на различные классы в зависимости от коррекции монохроматических и хроматических аберраций. Каждый производитель имеет свою классификацию и свои уникальные названия для каждого из классов, что крайне усложняет прозрачность выбора той или иной линейки.
Все производители различают три больших класса объективов: Ахроматы, Полу-апохроматы (или Флюотары) и Апохроматы. Критерием внесения объектива в тот или иной класс будет являться сходимость фокальных плоскостей для трех основных цветов: красного, зеленого и синего.
Компания Leica Microsystems предлагает следующую оценку критериев (она может незначительно отличаться от оценки других производителей – Zeiss, Olympus, Nikon и др). Эта оценка дает максимально прозрачное представление коррекции ХА в зависимости от класса объектива.

* DoF – Depth of field – глубина резко изображаемого пространства
Каждый класс объективов делится на несколько групп в зависимости от задач применения. В основном речь идет о коррекции монохроматических аберраций, к примеру, План Ахромат и просто Ахромат будут отличаться наличием коррекции сферы, кривизны поля и дисторсии у объектива План Ахромат.
Дополнительно некоторые объективы имеют конструктивные отличия, к примеру, LD (Long distance) объективы – объективы с увеличенным рабочим расстоянием для работы с чашками Петри в биологии, или контроля объектов со сложной топографией в материаловедении. PH – объективы для фазового контраста с установленным фазовым кольцом (могут использоваться и в светлом поле, но светопропускание таких объективов ниже). OIL-объективы с использованием иммерсионного масла и т.д.

Поделиться в

Share on facebook
Share on vk
Share on telegram

Читайте также

Аберрации объективов

© 2013 Vasili-photo.com

Аберрации фотографического объектива – это последнее, о чём стоит думать начинающему фотографу. Они абсолютно не влияют на художественную ценность ваших фотографий, да и на техническое качество снимков их влияние ничтожно. Тем не менее, если вы не знаете, чем занять своё время, прочтение данной статьи поможет вам разобраться в многообразии оптических аберраций и в методах борьбы с ними, что, конечно же, бесценно для настоящего фотоэрудита.

Аберрации оптической системы (в нашем случае – фотографического объектива) – это несовершенство изображения, которое вызывается отклонением лучей света от пути, по которому они должны были бы следовать в идеальной (абсолютной) оптической системе.

Свет от всякого точечного источника, пройдя через идеальный объектив, должен был бы формировать бесконечно малую точку на плоскости матрицы или плёнки. На деле этого, естественно, не происходит, и точка превращается в т.н. пятно рассеяния, но инженеры-оптики, разрабатывающие объективы, стараются приблизиться к идеалу насколько это возможно.

Различают монохроматические аберрации, в одинаковой степени присущие лучам света с любой длиной волны, и хроматические, зависящие от длины волны, т.е. от цвета.

Особняком стоит дифракция, которую хоть и можно отнести к аберрациям объектива, однако в силу её фундаментального характера и принципиальной неустранимости обычно рассматривают отдельно от прочих аберраций.

Монохроматические аберрации

В 1857 г. немецкий математик и астроном Филип Людвиг Зейдель выявил и математически описал пять т.н. монохроматических аберраций третьего порядка. Вот они:

• Сферическая аберрация
• Кома
• Астигматизм
• Кривизна поля изображения
• Дисторсия

Настоящая статья написана для фотографов, а не для математиков, а потому нас, прежде всего, интересует не то, какие формулы описывают каждую из аберраций, а то, как аберрации проявляют себя в практической фотографии.

Рассмотрим их по порядку.

Сферическая аберрация

Особенность сферической линзы такова, что лучи света, проходящие через линзу вблизи её края, преломляются сильнее, чем лучи, проходящие через центр. Объясняется это тем, что исходно параллельные лучи света падают на сферическую поверхность линзы под разными углами. Чем дальше лежит путь луча от оптической оси объектива, тем больше угол его падения, и тем сильнее он преломляется. В конечном итоге это приводит к невозможности сфокусировать точку иначе как в виде размытого по краям пятна, и всё изображение оказывается нерезким.

Ход световых лучей в идеальной линзе.

Ход лучей при сферической аберрации.

Диафрагмирование объектива заметно уменьшает сферическую аберрацию, поскольку при уменьшении отверстия диафрагмы отсекается часть лучей, проходящая через край линзы, а оставшиеся вблизи оптической оси лучи формируют более резкое изображение.

При конструировании объективов сферические аберрации устраняются комбинированием положительных и отрицательных линз, а также применением специальных асферических элементов, т.е. линз, преломляющая поверхность которых имеет асферическую форму, с тем расчётом, чтобы, вне зависимости от удалённости лучей света от оптической оси объектива, все они преломлялись по возможности одинаково, и таки сходились при фокусировке в одну точку. Чрезмерное исправление сферических аберраций, кстати, также ни к чему хорошему не приводит: пятно рассеяния становится ярче по краям, нежели в центре, что проявляется в виде кольцеобразного боке.

Кома

Коматическая аберрация или кома возникает, когда лучи света проходят через линзу под углом к оптической оси. В результате изображение точечных источников света приобретает по краям кадра вид ассиметричных пятен каплеобразной (или, в тяжёлых случаях, кометообразной) формы.

Коматическая аберрация.

Кома бывает заметна по краям кадра при съёмке с широко открытой диафрагмой. Поскольку диафрагмирование уменьшает количество лучей, проходящих через край линзы, оно, как правило, устраняет и коматические аберрации.

Конструкционно с комой борются примерно так же, как и со сферическими аберрациями.

Астигматизм

Астигматизм проявляется в том, что для наклонного (не параллельного оптической оси объектива) пучка света лучи, лежащие в меридиональной плоскости, т.е. плоскости, которой принадлежит оптическая ось, фокусируются отличным образом от лучей, лежащих в сагиттальной плоскости, которая перпендикулярна плоскости меридиональной. Это, в конечном итоге приводит к ассиметричному растягиванию пятна нерезкости. Астигматизм заметен по краям изображения, но не в его центре.

Астигматизм труден для понимания, поэтому я попробую проиллюстрировать его на простом примере. Если представить, что изображение буквы А находится в верхней части кадра, то при астигматизме объектива оно бы выглядело так:

Для исправления астигматической разности меридионального и сагиттального фокусов требуется не менее трёх элементов (обычно два выпуклых и один вогнутый).

Очевидный астигматизм в современном объективе указывает обычно на непараллельность одного или нескольких элементов, что является однозначным дефектом.

Кривизна поля изображения

Под кривизной поля изображения подразумевают характерное для весьма многих объективов явление, при котором резкое изображение плоского объекта фокусируется объективом не на плоскость, а на некую искривлённую поверхность. Например, у многих широкоугольных объективов наблюдается выраженная кривизна поля изображения, в результате которой края кадра оказываются сфокусированы как бы ближе к наблюдателю, чем центр. У телеобъективов кривизна поля изображения обычно выражена слабо, а у макрообъективов исправляется практически полностью – плоскость идеального фокуса становится действительно плоской.

Кривизна поля изображения.

Кривизну поля принято считать аберрацией, поскольку при фотографировании плоского объекта (тестовой таблицы или кирпичной стены) с фокусировкой по центру кадра, его края неизбежно окажутся не в фокусе, что может быть ошибочно принято за нерезкость объектива. Но в реальной фотографической жизни мы редко сталкиваемся с плоскими объектами – мир вокруг нас трёхмерен, – а потому свойственную широкоугольным объективам кривизну поля я склонен рассматривать скорее как их достоинство, нежели недостаток. Кривизна поля изображения – это то, что позволяет получить одинаково резкими и передний, и задний план одновременно. Посудите сами: центр большинства широкоугольных композиций находится вдалеке, в то время как ближе к углам кадра, а также внизу, располагаются объекты переднего плана. Кривизна поля делает и то, и другое резким, избавляя нас от необходимости закрывать диафрагму сверх меры.

Кривизна поля позволила при фокусировке на дальние деревья получить резкими ещё и глыбы мрамора внизу слева.
Некоторая нерезкость в области неба и на дальних кустах справа меня в этой сцене мало беспокоила.

Следует, однако, помнить, что для объективов с выраженной кривизной поля изображения непригоден способ автоматической фокусировки, при котором вы сперва фокусируетесь на ближнем к вам объекте, используя центральный фокусировочный датчик, а затем перекомпоновываете кадр (см. «Как пользоваться автофокусом»). Поскольку объект при этом переместится из центра кадра на периферию, вы рискуете получить фронт-фокус вследствие кривизны поля. Для идеального фокуса придётся сделать соответствующую поправку.

Дисторсия

Дисторсия – это аберрация при которой объектив отказывается изображать прямые линии прямыми. Геометрически это означает нарушение подобия между объектом и его изображением вследствие изменения линейного увеличения по полю зрения объектива.

Выделяют два наиболее распространённых типа дисторсии: подушкообразная и бочкообразная.

При бочкообразной дисторсии линейное увеличение уменьшается по мере удаления от оптической оси объектива, в результате чего прямые линии по краям кадра изгибаются наружу, и изображение выглядит выпуклым.

При подушкообразной дисторсии линейное увеличение, напротив, возрастает с удалением от оптической оси. Прямые линии изгибаются внутрь, и изображение кажется вогнутым.

Кроме того, встречается комплексная дисторсия, когда линейное увеличение сперва уменьшается по мере удаления от оптической оси, но ближе к углам кадра снова начинает возрастать. В таком случае прямые линии приобретают форму усов.

Дисторсия наиболее выражена в зум-объективах, особенно с большой кратностью, но заметна и в объективах с фиксированным фокусным расстоянием. Для широкоугольных объективов характерна преимущественно бочкообразная дисторсия (экстремальный пример такой дисторсии – объективы типа fisheye или «рыбий глаз»), в то время как телеобъективам чаще свойственна подушкообразная дисторсия. Нормальные объективы, как правило, наименее подвержены дисторсии, но полностью исправляется она только в хороших макрообъективах.

Это не Земля закругляется, а обычная бочкообразная дисторсия.

У зум-объективов часто можно наблюдать бочкообразную дисторсию в широкоугольном положении и подушкообразную дисторсию в телеположении при практически свободной от дисторсии середине диапазона фокусных расстояний.

Степень выраженности дисторсии может также изменяться в зависимости от дистанции фокусировки: у многих объективов дисторсия очевидна, когда они сфокусированы на близлежащем объекте, но делается почти незаметной при фокусировке на бесконечность.

В XXI в. дисторсия не является большой проблемой. Практически все RAW-конвертеры и многие графические редакторы позволяют исправлять дисторсию при обработке фотоснимков, а многие современные камеры и вовсе делают это самостоятельно в момент съёмки. Программное исправление дисторсии при наличии надлежащего профиля даёт прекрасные результаты и почти не влияет на резкость изображения.

Хочу также заметить, что на практике исправление дисторсии требуется не так уж часто, ведь дисторсия бывает заметна невооружённым глазом только тогда, когда по краям кадра присутствуют заведомо прямые линии (горизонт, стены зданий, колонны). В сценах же, не имеющих на периферии строго прямолинейных элементов, дисторсия, как правило, совершенно не режет глаз.

Хроматические аберрации

Хроматические или цветовые аберрации обусловлены дисперсией света. Не секрет, что показатель преломления оптической среды зависит от длины световой волны. У коротких волн степень преломления выше, чем у длинных, т.е. лучи синего цвета преломляются линзами объектива сильнее, чем красного. Как следствие, изображения предмета, формируемые лучами различного цвета, могут не совпадать между собой, что приводит к появлению цветных артефактов, которые и называются хроматическими аберрациями.

В чёрно-белой фотографии хроматические аберрации не так заметны, как в цветной, но, тем не менее, они существенно ухудшают резкость даже чёрно-белого изображения.

Различают два основных типа хроматических аберраций: хроматизм положения (продольная хроматическая аберрация) и хроматизм увеличения (хроматическая разность увеличения). В свою очередь, каждая из хроматических аберраций может быть первичной или вторичной. Также к хроматическим аберрациям относят хроматические разности геометрических аберраций, т.е. различную выраженность монохроматических аберраций для волн разной длины.

Хроматизм положения

Хроматизм положения или продольная хроматическая аберрация возникает, когда лучи света с разной длиной волны фокусируются в разных плоскостях. Иными словами, лучи синего цвета фокусируются ближе к задней главной плоскости объектива, а лучи красного цвета – дальше, чем лучи зелёного цвета, т.е. для синего цвета наблюдается фронт-фокус, а для красного – бэк-фокус.

Хроматизм положения.

К счастью для нас, хроматизм положения научились исправлять ещё в XVIII в. путём комбинирования собирательной и рассеивающей линз, изготовленных из стёкол с разными показателями преломления. В результате продольная хроматическая аберрация флинтовой (собирательной) линзы компенсируется за счёт аберрации кроновой (рассеивающей) линзы, и лучи света с различной длиной волны могут быть сфокусированы в одной точке.

Исправление хроматизма положения.

Объективы, в которых исправлен хроматизм положения, называются ахроматическими. Практически все современные объективы являются ахроматами, так что о хроматизме положения на сегодняшний день можно спокойно забыть.

Хроматизм увеличения

Хроматизм увеличения возникает за счёт того, что линейное увеличение объектива различается для разных цветов. В результате изображения, формируемые лучами с различной длиной волны, имеют немного разные размеры. Поскольку изображения разного цвета отцентрированы по оптической оси объектива, хроматизм увеличения отсутствует в центре кадра, но возрастает к его краям.

Хроматизм увеличения проявляется на периферии снимка в виде цветной каймы вокруг объектов с резкими контрастными краями, такими как, например, тёмные ветви деревьев на фоне светлого неба. В областях, где подобные объекты отсутствуют, цветная кайма может быть незаметной, но общая чёткость всё равно падает.

При конструировании объектива хроматизм увеличения исправить значительно труднее, чем хроматизм положения, поэтому эту аберрацию можно в той или иной степени наблюдать у весьма многих объективов. Этому подвержены в первую очередь зум-объективы с большой кратностью, особенно в широкоугольном положении.

Тем не менее, хроматизм увеличения не является сегодня поводом для беспокойства, поскольку он достаточно легко исправляется программными средствами. Все хорошие RAW-конвертеры в состоянии устранять хроматические аберрации в автоматическом режиме. Кроме того, всё больше цифровых фотоаппаратов снабжаются функцией исправления аберраций при съёмке в формате JPEG. Это означает, что многие объективы, считавшиеся в прошлом посредственными, сегодня с помощью цифровых костылей могут обеспечить вполне приличное качество изображения.

Этот фрагмент фотографии иллюстрирует хроматизм увеличения. Наведите курсор для сравнения с программно исправленым вариантом.

Первичные и вторичные хроматические аберрации

Хроматические аберрации подразделяются на первичные и вторичные.

Первичные хроматические аберрации – это хроматизмы в своём исходном неисправленном виде, обусловленные различной степенью преломления лучей разного цвета. Артефакты первичных аберраций окрашены в крайние цвета спектра – сине-фиолетовый и красный.

При исправлении хроматических аберраций хроматическая разность по краям спектра устраняется, т.е. синие и красные лучи начинают фокусироваться в одной точке, которая, к сожалению, может не совпадать с точкой фокусировки зелёных лучей. При этом возникает вторичный спектр, поскольку хроматическая разность для середины первичного спектра (зелёных лучей) и для его сведённых вместе краёв (синих и красных лучей) остаётся не устранённой. Это и есть вторичные аберрации, артефакты которых окрашены в зелёный и пурпурный цвета.

Когда говорят о хроматических аберрациях современных ахроматических объективов, в подавляющем большинстве случаев имеют в виду именно вторичный хроматизм увеличения и только его. Апохроматы, т.е. объективы, в которых полностью устранены как первичные, так и вторичные хроматические аберрации, чрезвычайно сложны в производстве и вряд ли когда-нибудь станут массовыми.

Сферохроматизм

Сферохроматизм – это единственный заслуживающий упоминания пример хроматической разности геометрических аберраций и проявляется как едва заметное окрашивание зон вне фокуса в крайние цвета вторичного спектра.

Сферохроматизм.

Сферохроматизм возникает из-за того, что сферическая аберрация, о которой говорилось выше, редко бывает в равной степени скорректирована для лучей разного цвета. В результате пятна нерезкости на переднем плане могут иметь лёгкую пурпурную кайму, а на заднем плане – зелёную. Сферохроматизм в наибольшей степени свойственен светосильным длиннофокусным объективам, при съёмке с широко открытой диафрагмой.

О чём стоит беспокоиться?

Беспокоиться не стоит. Обо всём, о чём следовало побеспокоиться, разработчики вашего объектива, скорее всего, уже побеспокоились.

Идеальных объективов не бывает, поскольку исправление одних аберраций ведёт к усилению других, и конструктор объектива, как правило, старается найти разумный компромисс между его характеристиками. Современные зумы и так содержат по двадцать элементов, и не стоит усложнять их сверх меры.

Все криминальные аберрации исправляются разработчиками весьма успешно, а с теми, что остались легко поладить. Если у вашего объектива есть какие-то слабые стороны (а таких объективов – большинство), научитесь обходить их в своей работе. Сферическая аберрация, кома, астигматизм и их хроматические разности уменьшаются при диафрагмировании объектива (см. «Выбор оптимальной диафрагмы»). Дисторсия и хроматизм увеличения устраняются при обработке фотографий. Кривизна поля изображения требует дополнительного внимания при фокусировке, но тоже не смертельна.

Иными словами, вместо того чтобы обвинять оборудование в несовершенстве, фотолюбителю следует скорее начать совершенствоваться самому, досконально изучив свои инструменты и используя их в соответствии с их достоинствами и недостатками.

Спасибо за внимание!

Василий А.

Post scriptum

Если статья оказалась для вас полезной и познавательной, вы можете любезно поддержать проект, внеся вклад в его развитие. Если же статья вам не понравилась, но у вас есть мысли о том, как сделать её лучше, ваша критика будет принята с не меньшей благодарностью.

Не забывайте о том, что данная статья является объектом авторского права. Перепечатка и цитирование допустимы при наличии действующей ссылки на первоисточник, причём используемый текст не должен ни коим образом искажаться или модифицироваться.

Желаю удачи!

Вернуться к разделу «Матчасть»

Перейти к полному списку статей

АБЕРРАЦИИ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ • Большая российская энциклопедия

АБЕРРА́ЦИИ ОПТИ́ЧЕСКИХ СИСТЕ́М (от лат. aberratio – ук­ло­не­ние), ис­ка­же­ния изо­бра­же­ний, соз­да­вае­мых оп­тич. сис­те­ма­ми. Про­яв­ля­ют­ся в том, что оп­тич. изо­бра­же­ния не впол­не от­чёт­ли­вы, неточ­но со­от­вет­ст­ву­ют объ­ек­там или ока­зы­ва­ют­ся ок­ра­шен­ны­ми. Су­ще­ст­ву­ет неск. ви­дов абер­ра­ций. Наи­бо­лее рас­про­стра­нён­ны­ми яв­ля­ют­ся хро­ма­ти­че­ская абер­ра­ция и сле­дую­щие гео­мет­рич. абер­ра­ции: сфе­ри­че­ская, ас­тиг­ма­тизм, ко­ма, дис­тор­сия, кри­виз­на по­ля изо­бра­же­ния.

Сфе­ри­че­ская абер­ра­ция за­клю­ча­ет­ся в том, что све­то­вые лу­чи, ис­пу­щен­ные од­ной точ­кой объ­ек­та и про­шед­шие од­ни из них вбли­зи оп­тич. оси, а дру­гие че­рез от­да­лён­ные от оси час­ти сис­те­мы, не со­би­ра­ют­ся в од­ной точ­ке. Вслед­ст­вие это­го изо­бра­же­ние, соз­да­вае­мое па­рал­лель­ным пуч­ком лу­чей на пер­пен­дику­ляр­ном оси эк­ра­не, име­ет вид не точ­ки, а круж­кá с яр­ким ядром и ос­ла­бе­ваю­щим по яр­ко­сти оре­о­лом (т. н. кру­жок рас­сея­ния). Спе­ци­аль­ным под­бо­ром линз (со­би­раю­щих и рас­сеи­ваю­щих) сфе­рич. абер­ра­цию мож­но поч­ти пол­но­стью уст­ра­нить.

Рис. 1. Световой пучок, прошедший через оптическую систему, обладающую астигматизмом. Внизу показаны сечения пучка плоскостями, перпендикулярными оптической оси системы.

Ас­тиг­ма­тизм про­яв­ля­ет­ся в том, что изо­бра­же­ние точ­ки, не ле­жа­щей на глав­ной оп­тич. оси, пред­став­ля­ет со­бой не точ­ку, а две вза­им­но пер­пен­ди­ку­ляр­ные ли­нии, рас­по­ло­жен­ные в раз­ных плос­ко­стях на не­ко­то­ром рас­стоя­нии друг от дру­га. Изо­бра­же­ния точ­ки в про­ме­жу­точ­ных ме­ж­ду эти­ми плос­ко­стя­ми се­че­ни­ях име­ют вид эл­лип­сов (рис. 1). Ас­тиг­ма­тизм обу­слов­лен не­оди­на­ко­во­стью кри­виз­ны оп­тич. по­верх­но­сти в раз­ных плос­ко­стях се­че­ния па­даю­ще­го на неё све­то­во­го пуч­ка и воз­ни­ка­ет ли­бо вслед­ст­вие асим­мет­рии оп­тич. сис­те­мы (напр., в ци­лин­д­рич. лин­зах), ли­бо в обыч­ных сфе­рич. лин­зах при па­де­нии све­то­во­го пуч­ка под боль­шим уг­лом к оси. Ас­тигма­тизм ис­прав­ля­ют та­ким под­бо­ром линз, что­бы од­на ком­пен­си­ро­ва­ла ас­тиг­ма­тизм дру­гой. Ас­тиг­ма­тиз­мом мо­жет об­ла­дать че­ло­ве­че­ский глаз (см. Асти­гма­тизм гла­за).

При на­клон­ном па­де­нии лу­чей на оп­тич. си­сте­му в ре­зуль­та­те на­ру­ше­ния сим­мет­рии пуч­ка воз­ни­ка­ет ещё од­на абер­ра­ция – ко­ма, при ко­то­рой изо­бра­же­ние точ­ки име­ет вид не­сим­мет­рич­но­го пят­на рас­се­я­ния. Её раз­ме­ры про­пор­ци­о­наль­ны квад­ра­ту уг­ло­вой апер­ту­ры оп­тич. си­сте­мы и уг­ло­во­му уда­ле­нию точ­ки-объ­е­кта от оп­тич. оси. Ко­ма ве­ли­ка в те­ле­ско­пах с па­ра­бо­лич. зер­ка­ла­ми. Ис­прав­ля­ют ко­му под­бо­ром линз.

Рис. 2. Дисторсия.

Для дис­тор­сии ха­рак­тер­но на­ру­ше­ние гео­мет­рич. по­до­бия ме­ж­ду объ­ек­том и его изо­бра­же­ни­ем. Дис­тор­сия обус­лов­ле­на не­оди­на­ко­вым ли­ней­ным уве­ли­че­ни­ем оп­тич. сис­те­мы на раз­ных уча­ст­ках изо­бра­же­ния. При­мер ис­ка­же­ний, ко­то­рые да­ёт сис­те­ма, об­ла­даю­щая дис­тор­си­ей, при­ве­дён на рис. 2. Сле­ва от цен­траль­но­го квад­ра­та по­ка­за­но его изо­бра­же­ние, ис­ка­жён­ное за счёт по­душ­ко­об­раз­ной (по­ло­жи­тель­ной) дис­тор­сии, спра­ва – ис­ка­жён­ное за счёт боч­ко­об­раз­ной (от­ри­ца­тель­ной) дис­тор­сии. Дис­тор­сия ус­тра­ня­ет­ся под­бо­ром линз.

Кри­виз­на по­ля – абер­ра­ция осе­сим­мет­рич­ной оп­тич. сис­те­мы, она за­клю­ча­ет­ся в том, что изо­бра­же­ние плос­ко­го пред­ме­та по­лу­ча­ет­ся пло­ским не в плос­ко­сти, как долж­но быть в иде­аль­ной сис­те­ме, а на ис­крив­лён­ной по­верх­но­сти. В слож­ных оп­тич. сис­те­мах кри­виз­ну по­ля ис­прав­ля­ют, со­че­тая лин­зы с по­верх­но­стя­ми раз­ной кри­виз­ны.

Оп­тич. сис­те­мы мо­гут об­ла­дать од­но­вре­мен­но неск. абер­ра­ция­ми, уст­ра­нить их все сра­зу – очень слож­ная за­да­ча. Обыч­но абер­ра­ции уст­ра­ня­ют час­тич­но в за­ви­си­мо­сти от на­зна­че­ния оп­тич. сис­те­мы. В не­ко­то­рых слу­ча­ях ис­поль­зу­ют ме­то­ды адап­тив­ной оп­ти­ки.

Хро­ма­тич. абер­ра­ция свя­за­на с за­ви­си­мо­стью по­ка­за­те­ля пре­лом­ле­ния сред от дли­ны вол­ны све­та.

Не­со­вер­шен­ст­ва изо­бра­же­ний, фор­ми­руе­мых оп­тич. сис­те­мой, воз­ни­ка­ют так­же в ре­зуль­та­те ди­фрак­ции све­та на оп­ра­вах линз, диа­фраг­мах и т. п. Та­кие абер­ра­ции прин­ци­пи­аль­но не­уст­ра­ни­мы, хо­тя и мо­гут быть умень­ше­ны. Но они обыч­но не так силь­но влия­ют на изо­бра­же­ние, как гео­мет­ри­че­ские и хро­ма­ти­че­ские.

Оптические аберрации (искажения) зрительной системы человека

Как и любой «неидеальной» оптической системе, человеческому глазу свойственны оптические дефекты — аберрации, которые снижают качество зрения, искажая изображение на сетчатке. Аберрация — это любое угловое отклонение узкого параллельного пучка света от точки идеального пересечения с сетчаткой при его прохождении через всю оптическую систему глаза.

В технической оптике качество оптической системы определяется аберрациями плоского или сферического фронта световой волны при прохождении через эту систему. Так, глаз без аберраций имеет плоский волновой фронт и дает наиболее полноценное изображение на сетчатке точечного источника (так называемый «диск Эйри», размер которого зависит только от диаметра зрачка). Но в норме, даже при остроте зрения 100%, оптические дефекты преломляющих свет поверхностей глаза искажают ход лучей и формируют неправильный волновой фронт, в результате чего изображение на сетчатке получается более крупным и асимметричным.

Порядки полиномов Зернике

Количественной характеристикой оптического качества изображения является среднеквадратичное значение ошибок отклонения реального волнового фронта от идеального. Немецкий математик Зернике (Zernike) ввел математический формализм, использующий серии полиномов для описания аберраций волнового фронта. Полиномы первого и второго, т. е. низших порядков, описывают привычные для офтальмологов оптические аберрации — близорукости, дальнозоркости и астигматизма. Менее известны полиномы высших порядков: третий соответствует коме — это сферическая аберрация косых пучков света, падающих под углом к оптической оси глаза. В ее основе лежит асимметрия оптических элементов глаза, в результате которой центр роговицы не совпадает с центром хрусталика. К аберрациям четвертого порядка относится сферическая аберрация, которая в основном обусловлена неравномерностью преломляемой силы хрусталика в различных его точках. Более высокие порядки известны как нерегулярные аберрации.

Как измеряется волновой фронт

Оптическая система считается хорошей, если коэффициенты Зернике близки к нулю и, следовательно, среднеквадратичное значение ошибок волнового фронта меньше 1/14 длины световой волны (критерий Марешаля). Исходя из данных этого коэффициента можно прогнозировать остроту зрения, моделируя изображение любых оптотипов на сетчатке. Для определения аберраметрии зрительной системы человека используется специальный прибор — аберрометр. В клиниках «Эксимер» использует аберрометр Wave Scan компании «VISX Inc» (США).

Методы определения аберрации глаза

В настоящее время известно несколько методов определения аберраций глаза, основанных на разных принципах.

Первый из них — это анализ ретинального изображения мишени (retinal imaging aberrometry). На сетчатку проецируются два параллельных лазерных луча с длиной волны 650 нм и диаметром 0,3 мм, один из которых падает строго по зрительной оси и является опорным, а другой расположен на заданном расстоянии от него. Далее регистрируется степень отклонения второго луча от точки фиксации опорного луча, и таким образом последовательно анализируется каждая точка в пределах зрачка.

Второй принцип — анализ вышедшего из глаза отраженного луча (outgoing refraction aberrometry). Широко применялся в астрономии для компенсации аберраций в телескопах при прохождении через атмосферу и космическое пространство. С помощью диодного лазера с длиной волны 850 нм в глаз направляется коллимированный пучок излучения, который, пройдя через все среды глаза, отражается от сетчатки с учетом аберраций и на выходе попадает на матрицу, состоящую из 1089 микролинз. Каждая микролинза собирает неискаженные лучи в своей фокальной точке, а подверженные аберрации лучи фокусируются на некотором расстоянии от нее. Полученная информация обрабатывается компьютером и представляется в виде карты аберраций. На этом принципе построена работа Wave Scan.

Третий принцип основан на компенсаторной юстировке падающего на фовеолу светового пучка. В настоящее время этот способ применяется в качестве субъективного аберрометра, требующего активного участия пациента. В ходе исследования через вращающийся диск с отверстиями 1 мм, расположенный на одной оптической оси со зрачком, в глаз направляется пучок света. При вращении диска узкие параллельные пучки света проходят через каждую точку зрачка и при отсутствии аберраций проецируются на фовеолу, куда направлен другой луч с контрольной меткой в виде крестика. Если у пациента имеется близорукость, дальнозоркость, астигматизм или другие аберрации более высоких порядков, то он заметит несовпадение этих точек с крестиком и с помощью специального устройства должен будет их сопоставить. Угол, на который он смещает точку, отражает степень аберраций.

Разнообразие офтальмологических приборов, созданных с учетом новейших технологий и основанных на различных принципах действия, делает реальным не только качественную, но и количественную оценку аберрации низших и высших порядков, а также влияющих на них факторов.

Основные причины появления аберраций в оптической системе глаза

• Формы и прозрачность роговицы и хрусталика; состояние сетчатки; прозрачность внутриглазной жидкости и стекловидного тела.
• Увеличение диаметра зрачка. Если при диаметре зрачка равном 5,0 мм превалируют аберрации 3—го порядка, то при его увеличении до 8,0 мм возрастает доля аберраций 4 —го порядка. Рассчитано, что критический размер зрачка, при котором аберрации высших порядков оказывают наименьшее влияние, составляет 3,22 мм.
• Аккомодация. Отмечено, что с возрастом аберрации увеличиваются, и в период от 30 до 60 лет аберрации высшего порядка удваиваются. Возможно, это связано с тем, что со временем эластичность и прозрачность хрусталика уменьшается, и он перестает компенсировать роговичные аберрации. Аналогично происходит и при спазме аккомодации.
• Спазм аккомодации встречается достаточно часто у людей разного возраста. В офтальмологии под спазмом аккомодации понимается излишне стойкое напряжение аккомодации, обусловленное таким сокращением ресничной мышцы, которое не исчезает под влиянием условий, когда аккомодация не требуется. Проще говоря, спазм аккомодации — это длительное статичное перенапряжение, глазной мышцы, например, из-за длительной работы за компьютером и возникновение вследствие этого компьютерного синдрома. Спазмы аккомодации могут развиваться при всех рефракциях (включая астигматизм). Спазм аккомодации вызывает ложную близорукость или усиливает близорукость истинную.
• Состояние слезной пленки. Была обнаружено, что при разрушении слезной пленки аберрации высших порядков увеличиваются в 1,44 раза. Одна из разновидностей нарушения слезной пленки — синдром сухого глаза.
  
  Синдром сухого глаза возникает в связи с пересыханием поверхности роговицы от редкого моргания и непрерывного смотрения на объект работы. Исследования показали, что при работе на компьютере, а также при чтении человек моргает в три раза реже, чем обычно. В результате чего слезная пленка высыхает и не успевает восстанавливаться. Причинами возникновения синдрома сухого глаза могут быть: большие нагрузки на глаза при чтении и работе за компьютером, сухой воздух в помещениях, неправильное питание с недостаточным количеством витаминов, большая загрязненность воздуха, прием некоторых медикаментов.
• Ношение контактных линз. Выявлено, что мягкие контактные линзы могут вызывать волновые монохроматические аберрации высокого порядка, тогда как жесткие контактные линзы значительно уменьшают аберрации 2-го порядка. Однако асферичность поверхности жестких контактных линз может быть причиной сферических аберраций. Асферические контактные линзы могут вызывать большую нестабильность остроты зрения, чем сферические контактные линзы. Мультифокальные контактные линзы могут индуцировать аберрации по типу комы и 5—го порядка.

В настоящее время разработана методика проведения индивидуализированной коррекции зрения (Super Lasik, Custom Vue) на основе аберрометрии, которая позволяет, максимальным образом компенсируя все возможные искажения в зрительной системе, добиваться отличных результатов в практически любых сложных случаях.

L | Tamron

Lateral Chromatic Aberration (Латеральные хроматические аберрации)

Это аберрация при которой увеличение изображения в периферийных областях меняется в зависимости от длинны волны. Хроматическая разница увеличения проявляется в виде цветовой окантовки (когда по границам краев виден цвет). 

Для стекла характерны преломления различных длины волн света для разных поверхностей. Короткая длина волны преломляется сильнее, чем длинная . Это свойство называется дисперсией и приводит к нежелательным побочным эффектам, таким как боковая хроматическая аберрация. При разработке объективов, особое внимание уделяется максимально низкой величине дисперсии системы.

Tamron использует стекла с низким рассеянием LD (низкий коэф. дисперсии) и AD (аномальная дисперсия) чтобы избежать появления хроматических аберраций. Это стеклянные элементы, которым всегда свойственно низкий коэффициент рассеивания или свойственно аномальная дисперсия для длинных волны.

Это схематично показано на рисунке:

Нормальный оптическое стекло имеет относительно высокий показатель дисперсии цвета, так что это заметно на всей плоскости изображения.

Объективы Tamron со стеклами LD позволяют существенно снизить дисперсию, и она будет едва заметна на краях изображения.

LD (низкий коэффициент рассеивания)

Элементы из стекла с низким рассеянием ( LD) в объективе помогают уменьшить хроматическую аберрацию, проявляющуюся в изменении цветности света и в попадании света в другую точку плоскости изображения (это – основная причина цветовых искажений и снижения резкости снимка). Хроматическая аберрация ухудшает резкость изображения, но стекло с низким рассеянием отличается очень низким коэффициентом рассеяния и менее склонно к расщеплению (разделению) луча света на цвета радуги. Такие свойства позволяют разработчикам объективов эффективно компенсировать хроматическую аберрацию по центру поля кадра (по оси). При этом частично остаются проблемы на больших фокусных расстояниях (в конце телескопического диапазона регулируемых фокусных расстояний).

Объективы с LD линзами:

Объективы серии Di II 
SP AF10-24mm F/3.5-4.5 Di II LD Aspherical [ IF]
SP AF 17-50mm F/2,8 VC XR Di II LD Aspherical [ IF]
SP AF 17-50mm F/2,8 XR Di II LD Aspherical [ IF]
AF 18-200mm F/3,5-6,3 XR Di II LD Aspherical [ IF] MACRO
AF 18-250mm F/3,5-6,3 Di II LD Aspherical [ IF] MACRO
AF 18-270mm F/3,5 -6,3 Di II VC LD Aspherical [ IF] Macro
AF 55-200mm F/4-5,6 Di II LD MACRO

Объективы серии Di
SP AF 28-75mm F/2,8 XR Di LD Aspherical [ IF] MACRO
AF 28-300mm F/3,5-6,3 VC XR Di LD Aspherical [ IF] MACRO
AF 28-300mm F/3,5-6,3 XR Di LD Aspherical [ IF] MACRO
SP AF 70-200mm F/2,8 Di LD [ IF] MACRO 
AF 70-300mm F/4-5,6 Di LD MACRO 1:2
SP AF 200-500mm F/5-6,3 Di LD [ IF]

Объективы с фиксированным фокусным расстоянием
SP AF 180mm F/3,5 Di MACRO 1:1

Lens hood (Бленда)

Бленда является существенно важным компонентом при оптической прорисовке, она необходима для подавления нежелательного рассеянного света и потери контраста. 

Форма бленды зависит от угла зрения (объектива) и диаметра фронтальной линзы. Объективу с узким углом зрения требуется более длинная бленда, чем объективу с широким углом. (См.пример).

Для объективов с системой внутренней фокусировки, фокусные расстояния которых начинаются в широкоугольном диапазоне, солнечная бленда имеет форму цветочной чашечки. Эта форма обеспечивает оптимальную защиту от паразитного света как в телескопической настройке объектива (за счет удлиненных частей бленды вверху и внизу), так и в широкоугольной настройке (за счет более коротких, обрезанных частей бленды), причем она исключает затемнения углов кадра.

 ^{Бленда для объектива 10-24mm} 

^{Бленда для объектива 60mm}

 ^{Бленда для объектива 70-200mm}

Longitudinal Chromatic Aberration (Продольные хроматические аберрации)

Продольная хроматическая аберрация это аберрация при которой положение фокальной точки на оптической оси меняется в зависимости от длинны волны. Это приводит к размытости изображения и снижению контраста.

Для стекла характерны преломления различных длины волн света для разных поверхностей. Короткая длина волны преломляется сильнее, чем длинная . Это свойство называется дисперсией и приводит к нежелательным побочным эффектам, таким как боковая хроматическая аберрация. При разработке объективов, особое внимание уделяется максимально низкой величине дисперсии системы.Tamron использует стекла с низким рассеянием LD (низкий коэф. дисперсии) и AD (аномальная дисперсия) чтобы избежать появления хроматических аберраций. Это стеклянные элементы, которым всегда свойственно низкий коэффициент рассеивания или свойственно аномальная дисперсия для длинных волны. 

Различия в хроматической аберрации элементов из стандартного оптиче-
ского стекла и элементов из стекла LD (типичная диаграмма)

Что такое хроматические аберрации и как они влияют на фотографию

Хроматические аберрации – что это такое?

Хроматические аберрации – это нарушения цветопередачи на готовом снимке, появляющиеся из-за неравномерного распределения цветовых волн после прохождения луча через линзу. Если рассматривать подробнее, то это один из случаев дисперсии, о которой нам что-то рассказывали в школе.

Сама специфика формы линзы создает идеальные условия для преломления луча света. Но при попадании на край стекла свет распадается на цветные волны в виде радуги. И каждый цвет имеет свою длину волны. Красный и фиолетовый являются противоположностями по характеру преломления, у первого он минимальный, у второго – максимальный.

Проявляется эффект обычно:

• Цветовыми искажениями по краям снимаемого объекта;
• Бликами разных цветов;
• Радужными или цветными кольцами;
• Стиранием границ между светлыми и темными объектами;
• Общим снижением четкости и резкости отдельных элементов на изображении;
• Градиентными переходами от голубого к розовому на границе снимаемого объекта и другие.

• Аберрации – это базовые свойства любой линзы, убрать их полностью невозможно! Можно только снизить их интенсивность до порога восприимчивости глаз.

Делят аберрации на два типа – геометрические и хроматические. Первые (сферохроматизм и хроматизм наклонных пучков) появляются в результате эффекта дисторсии и легко выправляются в графическом редакторе или убираются изначально при настройке камеры. Чаще всего они проявляются в искажениях формы, размеров, пропорций или положения объекта относительно остальной картинки.

С хроматическими немного сложнее, убрать их полностью не получится, так как дисперсия – одно из базовых свойств световых лучей. Какие же бывают аберрации оптической системы:

1. Хроматизм положения, или продольная аберрация,
2. Хроматизм увеличения.

Чтобы понять причину этих явлений и придумать пути снижения их интенсивности, следует вспомнить базовые знания физики.

• Важная мысль! Дисперсия и дисторсия имеют одинаковую причину, но разные проявления. Оба эффекта получаются из-за формы линзы. Но дисперсия это разложение света на цветовые волны, а дисторсия – изменение направлений линий.

При попадании лучей света на линзу, они преломляются и распадаются на цвета, у каждого из них своя длина волны, следовательно и траектория у них будет отличаться. Так появляется понятие – коэффициент преломления, у каждого цвета он будет разным.

У синего цвета он больше, следовательно эти лучи отклоняются от первоначальной траектории больше и точка фокусировки, то есть место, где они сойдутся снова, находится ближе к линзе. Красный же цвет имеет самый низкий коэффициент преломлении, что означает большее фокусное расстояние.

Точка фокусировки будет максимально удалена от линзы.

Обратите внимание

Эта информация дает представление о фокусном расстоянии в общем – оно является совокупностью таких показателей для всех цветов спектра. Это усредненное значение, снижение аберрации – это процесс сведения этой разницы к минимуму. Тогда все лучи заново будут собираться в одной точке, или максимально близко к этому положению.

А хроматизм положения, или продольная аберрация является разницей между коэффициентами преломления красного и синего цветов. Если в таком случае начать фокусировку по синему, то все красные участки будут не в фокусе и наоборот.

• Важная мысль! Хроматизм положения сложно убрать полностью. Его можно только убавить до момента, когда глаз перестанет воспринимать искажения.

Избежать такого эффекта полностью не получится, а вот снизить его интенсивность можно путем использования системы линз.

Обычно применяют пару – обычная сферическая (крон) плюс обратно вогнутая (флинт), тогда разница коэффициента преломления направляется «против» аберрации. А цвета «собираются» обратно в точке фокуса. Происходит это таким образом. Первая линза диспергирует свет и рассеивает его, отклоняя лучи от первоначальной оси.

Проходя сквозь нее, цвета получают отдельно, каждый под своим углом. Вторая отрицательная, или собирающая, повторно диспергирует лучи, собирая их обратно, компенсируя действие рассеивающей линзы. На итоговом изображении будет виден нужный цвет без искажений.

Эти «дуэты», позволяющие снизить эффект хроматики, называются ахроматическими линзами.

Хроматизм увеличения

Этот эффект имеет ту же природу, но проявляется по другому. Лучи попадают на линзу, преломляются (каждый цвет под своим углом) и выдают разные размеры снимаемого изображения на итоговом снимке.

Хроматизм увеличения не поддается корректировке при изменениях диафрагмы, только постобработкой. Принцип корректировки основан на изменении масштаба одного из 3 компонентов цветов при неизменном третьем. Тут главное не сместить оптическую ось, чтобы изображение «не поплыло».

Исправить его на стадии съемок невозможно. Чаще всего хроматизм увеличения является свойством системы линз.

Съемка в RAW формате может снизить интенсивность искажения. Но лучше всего выбирать линзы с минимальными показателями аберрации, чтобы не пришлось их править при постобработке изображения.

Если выбирать, какой эффект убрать, а какой оставить, смело оставляйте хроматизм увеличений, он легко поддается редактированию в отличии от продольного. А съемка в raw или jpeg форматах позволит убрать его на этапе конвертирования.

Как избавиться от хроматических аберраций?

Можно править возникшие неприятные искажения на стадии обработки полученного изображения, с помощью конвертеров или редакторов. Но эффективнее бороться с проблемой на уровне настроек и подготовки к съемке. Какие же основные советы можно дать начинающим фотографам, чтобы они избежали хроматической аберрации в процессе работы:

• Закройте диафрагму. Максимально возможное значение диафрагмы позволить вам значительно снизить шанс и интенсивность появления видимого искажения на снимке. Недостаток света можно компенсировать увеличением ISO и показателя выдержки. Значения диафрагмы f/2.8 – f/4 сводят к минимуму шанс проявления аберрации.

• Важное располагаем в центре кадра. Линза устроена таким образом, что все негативные эффекты усиливаются к периферии. Если другими способами убрать аберрацию не получается, постарайтесь расположить снимаемый объект максимально близко к центру кадра, там интенсивность искажений значительно ниже. При желании при обработке снимка можно сделать кадрирование или композиционную компоновку изображения.

• Если не получается совсем убрать искажения на этапе подготовки, есть графические редакторы, способные сделать эффекты минимальными. Но нужно знать особенности работы программ.

• Фокусное расстояние (ФР) zoom-объектива. Широкий диапазон фокусных расстояний – не всегда хорошая опция. Объектив с такими свойствами будет иметь значительные погрешности в крайних точках фокуса, снижающиеся к центру. На коротких и длинных концах фокуса можно получить искажения даже при соблюдении всех остальных параметров, тут проявляется не только хроматическая аберрация, но и множество других неприятных моментов.

Поэтому старайтесь снимать со среднего фокусного расстояния, так дефекты будут минимально заметные. Если это не помогает и цветовые искажения все равно присутствуют, попробуйте снять одно и то же изображения с разного фокусного расстояния, а потом совместить их в редакторе.

• Важная мысль! Проблему можно решить, используя объективы с фиксированным фокусным расстоянием. Но это значительно снижает возможности камеры в других моментах – съемки панорам, пейзажей будут не такие интересные.

• Высокая контрастность. На фоне яркого солнца или возле другого источника света максимально контрастные предметы будут сильно искажаться на фотографии.

Избежать этого можно, изменив угол падения освещения, сменив фон на более темный, или передвинув объект съемки. Но, к примеру, на природе при съемке пейзажа на фоне заходящего солнца сложно скомпоновать кадр. Тогда поможет только редактирование кадра при постобработке, да этого снимайте в формате RAW, что позволить вам снизить аберрации на готовом снимке уже на компьютере.

• Высококачественные объективы. Самый дорогой, но самый действенный способ – приобретение мощной профессиональной оптики. Качественный материал, точность сборки, идеальная выверенность всех элементов, подгонка и тщательная проверка. Такой подход позволит снизить все виды искажений, известные в фотографии. Но оптика такого качества просто не может стоит дешево.

Для такого исправления хроматических аберраций применяют чаще всего 2 программы от компании Adobe:

Adobe Photoshop – самый популярный графический редактор растровых изображений для всех основных ОС.

С его помощью можно редактировать изображения, создавать анимацию, обрабатывать медиафайлы, подготавливать изображения к печати, в том числе и в полиграфии.

На базовую программу можно устанавливать дополнительные плагины и расширения, дающие практически неограниченные возможности работы с графикой. Используется Photoshop в рекламе, полиграфии, веб-дизайне, даже в создании компьютерных игр и роликов.

• Установленный плагин Adobe Camera RAW позволяет конвертировать снимки с камеры и сводить на нет все искажения уже на первом этапе работы.

Программа Adobe Lightroom была задумана больше как проводник или софт для управления каталогами снимков. В нем удобно перемещать, компоновать, сохранять и переименовывать снимки, создавая удобную базу с понятной навигацией.

Программа позволяет делать коллажи, ретушировать снимки и готовить их к печати. Но одним из дополнительных свойств стало редактирование сохраняемых снимков, снижение шумов, изменения яркости и цветности. Возможности программы к версии 3.

0 развились до вполне приличного уровня.

Таким образом, Lightroom может справится с искажениями и хроматическими аберрациями своими силами. Последняя версия программы работает удивительно быстро, работает со всеми популярными форматами изображения, создает закладки и мета-теги для более комфортной навигации.

• Важная информация! Для обработки фото на ПК существует множество различных программ, каждый фотограф выбирает самый удобный для себя вариант. Но мировое лидерство уже более 10 лет уверенно держит Photoshop и его облегченный «младший брат» LightRoom.

Революционным изобретением стало внедрение в функционал программы возможности передачи снимка с камеры на ПК или проектор в реальном времени. Называется это привязанная съемка и она позволяет демонстрировать снимки клиентам сразу же.

Благодаря программам пакета Adobe, у начинающих и опытных фотографов есть возможность не заморачиваться во время съемки насчет аберрации. А полностью погрузиться в процесс работы с клиентами или предметами, а обработкой заняться уже дома в спокойной обстановке.

Подведем итоги

Для фотографа хроматические аберрации – неизбежный попутчик. 20 лет назад они сильно отравляли жизнь и работу, так как качество линз оставляло желать лучшего, а программное обеспечение не было на таком высоком уровне, как в наше время.

Сегодня же все 3 вида аберраций (геометрические искажения, продольный хроматизм и хроматизм увеличения) можно убрать на любом этапе съемок. Качественный результат держится на трёх китах:

• На этапе подготовки к работе выбирайте правильный объектив.
• В процессе съемки выбирайте формат raw, держите фокус, прикрывайте диафрагму и помещайте объект съемок в центр кадра.
• А на ПК используйте графические редакторы – Photoshop и Lightroom и их неограниченные возможности по ретуши и коррекции снимков.

Запомните, что убрать аберрации полностью невозможно – от являются естественным и обязательным условием при наличии линзы, но снизить их интенсивность легко. Тренируйтесь как можно больше, делайте снимки сериями на первых порах работы, «играйте» настройками камеры и находите оптимальные показатели, при которых неприятные эффекты незаметны глазу.

Источник: http://top100photo.ru/blog/azbuka-fotografii/hromaticheskie-aberracii-chto-eto-takoe

Что такое аберрации объектива. Виды аберраций

На данном фото присутствуют ярко выраженные сферические аберрации, проявляющиеся в виде ореолов вокруг контрастных объектов

Аберрации это своего рода отклонения, которые вносит оптическая система, проецируя изображение на светочувствительный элемент (матрицу фотоаппарата). Если за эталон принимается изображение, которое мы видим, то на фотографии оно может отличаться (становиться хуже, чем в реальности).

История вопроса
Впервые теория аберраций оптических систем была выдвинута в 1856 году немецким математиком и астрономом Филиппом Людвигом фон Зейделем.

Он выделил и описал 5 разных типов аберраций: сферическую аберрацию, кому, астигматизм, кривизну поля, дисторсию. Эти аберрации так и называют — аберрации Зейделя.

Они относятся к монохроматическому (черно-белому) изображению.

Позже, с появлением цветной фотографии были определены еще хроматические аберрации.

Ко всему этому списку можно еще добавить дифракционную аберрацию.

Ниже рассмотрим каждую из аберраций на практических примерах.

Сферическая аберрация

Сферическая аберрация возникает из-за сферической формы линзы в объективе.

Сферическая аберрация. Изображение взято из Википедии

Лучи от края линзы фокусируют свет ближе к сенсору (матрице фотоаппарата), чем лучи от центра линзы. Из-за того, что лучи попадают в разные области на сенсоре, вместо четкой точки мы получаем круг рассеяния. Чем сильнее сферические аберрации, тем соответственно круг рассеяния больше.

Пример сферической аберрации. Фото снято объективом Индустар-61 2.8/52 на открытой диафрагме

Детализация, и соответственно резкость изображения становится хуже. Вместе с резкостью падает и контраст изображения.

Кома

Кома (коматическая аберрация) возникает также как и сферическая, из-за того, что лучи фокусируются на разное расстояние, но в отличие от сферической аберрации, они проходят не через оптическую ось системы, а под углом.

Кома. Изображение взято из Википедии

Из за этого центры кругов рассеяния не совпадают и накладываются друг на друга. Такая форма рассеяния похожа на форму кометы, поэтому и эта аберрация и получила такое имя — кома.

На практике заметить кому не так просто. Современные объективы хорошо скорректированы от этого вида аберрации. Но иногда ее все же можно наблюдать в некоторых широкоугольных объективах, проявляющуюся на периферии кадра.

Важно

На фрагменте 100% увеличения кадра красной стрелочкой показана кома. кружки от света фонарей на фото имеют эллипсоидную форму, хотя в реальности они круглые. Также видно, что в данном примере кома проявилась в тандеме с хроматическими аберрациями. Фото сделано объективом Nikkor 28mm 1:2.8 Ai.

Реально, где кома может быть заметна и наносить значительный вред, так это в астрофотографии, где важна точная передача самых мельчайших точек на звездном небе. В других жанрах вряд ли она будет серьезным недостатком.

Кривизна поля изображения

Кривизна поля возникает также из-за формы линзы и приводит к криволинейной поверхности изображения. Изображение может быть резким на этой поверхности, но эта поверхность несовместима с плоской поверхностью сенсора, поэтому на нем резкость будет неравномерной.

Кривизна поля. Изображение взято из Википедии

Например, при наведении резкости в центе кадра, его края будут не в резкости. Или наоборот, если резкость наводить по краю кадра, центр будет нерезким.

Пример ярко выраженной кривизны поля. Фото снято неисправным объективом Триплет 2.8/78. В реальности объективы имеют не настолько ярко выраженную кривизну.

Кривизну поля имеют объективы с первыми оптическими схемами, такие как апланаты и объектив Петцваля. С появлением анастигматов эту аберрацию исправили.

Астигматизм

Астигматизм возникает вследствие того, что лучи находящиеся вне оптической оси объектива имеют различные точки сходимости.

Астигматизм. Изображение взято из Википедии

Астигматизм означает, что изображение может быть резче в одной области кадра, чем в другом при одинаковом расстоянии.

Классическим примером астигматизма является изображение колеса, на котором спицы и обод не являются резкими одновременно.

Пример астигматизма. Изображение взято из toothwalker.org

Астигматизм можно заметить на периферии кадра, снятого широкоугольным объективом на фотографии, где есть четкие линии.

Дисторсия

Дисторсия в отличие от вышеперечисленных аберраций не вносит искажения по резкости, но искажает прямые линии находящиеся в пространстве.

На фотографии они отображаются как изогнутые.

Пример дисторсии. Фото снято фишай объективом Canon EF 14mm F / 2.8L II USM, у фишай объективов дисторсия специально более ярко выражена

Хроматические аберрации

Хроматические аберрации обусловлены дисперсией из-за разной длинны волн (цветов).

Хроматические аберрации. Изображение взято из Википедии

Хроматические аберрации проявляются на фотографии в виде цветной окантовки вокруг объектов, имеющих контрастный цветовой переход. Также они влияют на снижение четкости изображения.

Пример хроматических аберраций. Фото снято объективом Tamron 28 mm f/ 2.5 на открытой диафрагме

Дифракция

Дифракционная аберрация возникает вследствие дифракции света, проходящего через диафрагму объектива. Дифракция возникает при сильном прикрытии диафрагмы, и ограничивает разрешающую способность объектива. Другими словами при наступлении дифракции резкость на фотографии падает по всему полю изображения.

Ниже приведен пример, снятый одним и тем же объективом на разных значениях диафрагмы.

Фрагмент предыдущей фотографии со 100% увеличением. Фото слева сделано на диафрагме f/ 5.6, а справа на f/ 16. Слева видна большая четкость и детализация (обратите внимание, что видна растровая сетка оффсетной печати), справа детали съела дифракция. Фото снято объективом Olympus Zuiko 50 mm f/ 1.4.

У светосильных объективов дифракция наступает раньше, чем у более темных, но это зависит от конкретной модели и оптической схемы объектива.

Выводы
Все перечисленные выше аберрации в той или иной мере проявляются в объективах. Полностью их устранить невозможно, их стараются минимизировать. Иногда уменьшение одних дается ценой увеличения других, поэтому при рассчете объективов учитывается цель, для каких задач он создается и исходя из этого принимается сбалансированное значение показателей.

Источник: https://periscope.com.ua/comment/reply/707/1948

Что такое хроматические аберрации и как с ними бороться? :

С хроматическими аберрациями сталкивался каждый фотограф, причем как любитель, так и профессионал. Эта проблема проявляет себя с самой зари развития фотодела. Хочется сразу отметить, что от “хроматики” избавиться вообще не удастся.

Стоит понять, что любая линза, даже самая дорогая и качественная, дает искажение действительного изображения. Поэтому даже объективы за десятки тысяч долларов будут обладать этой незаурядной проблемой.

Просто выходит так, что дешевые объективы будут показывать сильную “хроматику”, а более дорогие – слабую.

Проблема и её решение

Совет

Однако с таким видом искажений можно бороться. Давайте разложим всё по полочкам. Фотографу нужно знать, с чем ему предстоит иметь дело. То есть ему нужно знать, что такое хроматические аберрации. По этому поводу можно сказать следующее.

Аберрации оптических систем, или хроматика, как еще говорят в народе, это явление искажения света, который, проходя через линзовые системы, попадает на матрицу фотоаппарата.

То есть, если какая-либо сфотографированная точка будет искажена на фотографии (что проявляется в “замыленности” контуров либо в ряби, которая имеет градиентный или резкий переход от голубого к розовому), значит, она будет обладать явной аберрацией.

Это, естественно, портит картинку.Так как же убрать хроматические аберрации? Для начала нужно понять, что искажения носят не единичный характер, их бывает 2 вида:

• хроматика положения;
• хроматика увеличения.

Расписывать, что и как происходит, почему появляются аберрации, не стоит, так как на практике можно увидеть только лишь конечный результат. Стоит лишь сказать, что оба этих типа хроматики можно “гасить” во многих популярных графических редакторах. Многие сталкиваются с проблемой, когда встречаются ярко выраженные хроматические аберрации: как убрать их качественно?

Залог хорошего фото

Первым делом стоит помнить о том, что если фото было сделано в формате RAW, тоэто значительно упрощает работу. Удалить или свести к минимуму хроматические аберрации можно несколькими методами. Расскажем о двух самых эффективных из них. Первый – это использование специального объектива типа ED.

Такие объективы очень популярны у компании Nikon, а аббревиатура ED означает Extra low Dispersion, то есть минимальный уровень искажений. Второй – это грамотное использование компьютерных программ, в частности Adobe Photoshop, со встроенным плагином Adobe Camera RAW.

При открытии RAW-фала в окошке этой программынеобходимо выбрать подпункт Defrigne и там выставить значение All Edges. Далее простыми манипуляциями с ползунками Red/Cyan или Blue/Yellow можно заметно снизить искажение контуров.

При использовании JPG-снимка эффект будет не таким хорошим, но всё же от большей части хроматизма вы избавитесь. JPG-файл следует открыть в фотошопе и применить к нему действие Distort – Lens Correction.

Стоит заметить, что чем точнее человек знает свой собственный фотоаппарат, тем от меньшего количества “хромных” снимков он страдает, так как при верных настройках можно “замять” хроматические аберрации ещё на этапе фотосъемки.

Источник: https://www.syl.ru/article/80279/chto-takoe-hromaticheskie-aberratsii-i-kak-s-nimi-borotsya

Хроматические аберрации фотоснимков

Приветствую всех неравнодушных к фотографии!

Полагаю, на сегодняшний день трудно представить себе фотографа, не использующего графические редакторы. Только очень ленивые из них не занимаются пост-обработкой ) Все остальные делают это, что называется, «часто и с удовольствием». Уверен, что и вы, дорогие читатели, делаете это. Но используете ли вы весь потенциал программ-конвертеров?

Сегодня мы начнем серию небольших уроков по обработке. Тема этой статьи:

ОБРАБОТКА ФОТОГРАФИЙ RAW-ФОРМАТА И УСТРАНЕНИЕ НЕДОСТАТКОВ ОПТИКИ, ИСПОЛЬЗУЯ ИНСТРУМЕНТ LENS CORRECTION

Плагин Lens Correction стал доступен пользователям с лета 2010 года, он входит в состав продуктов от Adobe: таких, например, как Adobe Camera Raw и Adobe Lightroom, то есть программ весьма популярных в среде фотографов. Среди стандартных нововведений типа поддержки новых камер и исправлений текущих ошибок был добавлен инструмент Lens Correction — если разобраться в нем, то оказывается, что это настоящий подарок для фотографов!

Само название инструмента в переводе с английского означает «Коррекция оптики», но это, на мой взгляд, не совсем верно.

Программа производит коррекцию изображений, полученных при помощи оптики, которой, в свою очередь, присущи определенные технические характеристики и особенности, влияющие на результат. В том числе, не всегда эти особенности — «во благо».

Но в целом, речь далее пойдет о множестве малоприятных дефектов фотографической оптики, которые возникают в процессе съемки — дисторсия, хроматические аберрации, виньетирование. Исправить эти неприятности, буквально в два-три клика, позволяет инструмент Lens Correction.

Обратите внимание

Базовая коррекция производится на основании профайлов объективов. И особенно важно, что в процессе такого редактирования традиционно не ухудшается качество исходника (при условии, что вы работаете с RAW).

Изначально в состав инструмента Lens Correction входит довольно много профайлов оптики. А если вдруг вы не нашли в предложенном списке свой объектив — не расстраивайтесь.

Здесь имеется также ручная корректировка, которая, кстати, не ограничивается лишь исправлением стандартных дисторсий (подушко- и бочко-образных), также можно корректировать горизонтальные и вертикальные искажения перспективы.

А еще доступно вращение, масштабирование и последующее кадрирование (очень удобное!) после всех корректирующих манипуляций.

Итак, Lens Correction помогает компенсировать те недостатки, которые присущи практически каждому объективу, не зависимо от его цены — многие фотолюбители ошибочно полагают, что оптика L-класса и им подобные дают идеальную картинку «на выходе». Ни один объектив не дает идеального результата, зато его можно достичь с помощью пост-обработки.

Обратите внимание! Программа предусматривает самостоятельное создание профилей для вашей оптики и последующее использование их наряду с уже существующими. Для этого существует бесплатная утилита Adobe Lens Creator, она доступна для скачивания на официальном сайте компании, к ней прилагается простая и понятная пошаговая инструкция по созданию уникальных профилей.

Как обычно выглядят недостатки оптики?

Это может быть затемнение по углам кадра, прямые линии (особенно по краям кадра) могут выглядеть изогнутыми, появляться цветные полосы по кромке объектов. Обратите внимание! При съемке на фотоаппарат с полноформатной матрицей такие эффекты, как виньетирование и дисторсия — более заметны, чем при съемке на кропнутую матрицу.

Ввиду конструктивной особенности объективов, от центра линзы к краям происходит поступательное падение резкости, контраста, просветленности, также увеличивается дисторсия. Из этого следует закономерность, что фотоаппараты с полноформатной матрицей не только стоят примерно вдвое дороже, но еще и более требовательны к качеству оптики.

И хотя эти дефекты чаще всего не бросаются в глаза в исходной фотографии, польза от их удаления есть почти всегда.

Важно

Тем не менее, плагином можно также и ухудшить исходник, все зависит от того — что изображено на фото и какая цель преследуется автором.

Видите ли, некоторые особенности оптики могут быть полезны (я говорю о дисторсии, которая возникает при съемке сверх-широкоугольными объективами) и вносить изменения в эти характеристики нужно с умом.

Далее мы рассмотрим подробнее особенности искажений и познакомимся поближе с функциями плагина Lens Correction. Из всех корректирующих функций плагина я бы назвал три наиболее популярных и эффективных: дисторсия, хроматические абберации, виньетирование.

Хроматическая аберрация (ХА) — паразитная дисперсия света, проходящего через оптическую схему объектива.

Белый свет при этом раскладывается на составляющие его цветные лучи, в результате чего изображения предмета в разных цветах не совпадают в пространстве изображений.

ХА ведёт к снижению резкости изображения, а также к появлению цветных контуров, полос, свечения вокруг объектов, которые у них на самом деле отсутствуют.

В отличие от других недостатков объектива, хроматические аберрации, как правило, становятся заметны только при просмотре изображения на экране в полном размере или при распечатке фото большого формата (от А4 и больше).

Появление ХА на фото может быть вызвано несколькими факторами или их сочетанием: съемка в контровом свете, использование максимально открытой диафрагмы, использование бюджетного объектива (в конструкции которого не используются дорогие низкодисперсные и асферические элементы), а также ввиду конструкционных особенностей объектива (зум-объектив сложнее дискретника, т.к. элементов в нем больше да и на разных фокусных расстояниях линзы ведут себя по-разному). Обратите внимание! Наличие низкодисперсных элементов в своих объективах производители отмечает специальной маркировкой. К примеру, у Canon — UD (Ultra-low dispersion), S-UD (Super Ultra-low dispersion) и конечно же L (Luxury). У Nikon это ED-серия. У Sigma — APO (Apochromatic) и EX.

Коррекция

Уменьшение хроматических аберраций положительно влияет на качество и четкость изображения — особенно по краям кадра.

На этом примере больше всех от ХА пострадало дерево в правом углу. Будем исправлять ошибки оптики!

Оценим масштабы бедствия. Достаточно увеличить изображение хотя бы до 100% — сразу в глаза бросаются ХА.

Совет

Как правило, достаточно воспользоваться автоматической коррекцией, используя профиль объектива. Иногда для более качественного подавления ХА нужно использовать слайдер. Как видите — получилось не так уж плохо, учитывая, что это увеличение 300% увеличение!

Но мы не останавливаемся на этом и идем дальше — с помощью корректирующей кисти и слайдера, отвечающего за насыщенность, лечим наиболее проблемные места.

Обратите внимание! Не желательно выкручивать насыщенность на минимум — ищите золотую середину.

В особо тяжелых случаях или ввиду отсутствия профиля для вашего объектива процесс коррекции ХА можно сделать вручную. Лучше всего начинать с краев кадра, просматривая изображение с увеличением от 100% до 400%, чтобы оценить эффективность коррекции.

Зачастую лучше всего начать с боковых ХA, используя ползунки регулировки , так как это наиболее эффективно. И если еще какие-то эффекты ХА остались, можно попробовать с ними побороться, используя инструмент «Defringe».

В любом случае, устранение ХА для каждого конкретного объектива достигается экспериментальным путем.

Есть еще один способ избавиться от ХА — в фотошопе выбрать кисточку, настроить ее на функцию Color и перекрашивать проблемные участки.

В следующей части я познакомлю вас с виньетированием, их разновидностями и способами нейтрализации.

Источник: http://nikon3100.ru/praktika/xromaticheskie-aberracii-fotosnimkov

Хроматические аберрации и фотография

Категории: ФототехникаСтили в фотографииСвоими рукамиРедактированиеТеория

Хроматическая аберрация – это довольно распространенная оптическая проблема, которая возникает тогда, когда объектив не может передать все цветовые лучи на одну фокальную плоскость, либо разные цветовые лучи фокусируются на разных точках одной фокальной плоскости.

Причиной возникновения хроматических аберраций является то, что линза объектива обладает дисперсией, то есть, световые волны различного цвета проходят сквозь нее с разной скоростью. На практике это проявляется в том, что изображение получается размытым, а вокруг некоторых объектов образуется цветная «бахрома» – контур красного, зеленого, желтого или фиолетового цвета.

Последнее особенно заметно при съемке высококонтрастных сцен.

В идеале объектив должен фокусировать все световые волны в одной точке, там, где находится так называемая минимальная геометрическая область рассеяния.

Обратите внимание

В действительности же, коэффициент преломления является различным для волн разной длины, а значит, волны разного цвета пересекаются в разных точках одной плоскости или в разных плоскостях. Результатом этого и становится возникновение аберрации того или иного типа.

Различают два основных вида аберрации: продольная (хроматизм положения) и поперечная (хроматизм увеличения). Рассмотрим каждый из них более подробно.

Осевая аберрация

Продольная или осевая аберрация возникает тогда, когда волны разной длины, проходя сквозь объектив, фокусируются в разных плоскостях. Вследствие этого на фотографии и появляются цветные контуры вокруг объектов, посторонние цветные пятна и полосы.

Данную проблему можно попытаться решить путем затемнения линзы диафрагмой – для этого следует уменьшать значение апертуры в настройках аппарата.

Попробуйте поэкспериментировать с настройками – и вы увидите, что одна и та же фотография будет заметно меняться в зависимости от выбранных параметров. К счастью, большинство современных объективов предусматривает возможность автоматического исправления аберраций такого типа.

Для этого в их конструкции используются комбинированные линзы с разным значением дисперсии. Поэтому главным фактором при борьбе с продольными аберрациями является выбор «правильного» объектива.

Поперечная аберрация

Хроматизм увеличения или поперечная аберрация возникает тогда, когда волны различной длины фокусируются в разных точках одной фокальной плоскости. На практике это обычно выражается в появлении цветной бахромы по контуру объектов.

Нередко искажается цвет по углам изображении, однако, в отличие от осевых аберраций, поперечные никогда не проявляются в центре фотографии. В наибольшей степени искажения такого типа характерны для широкоугольных объективов и «рыбий глаз».

Важно

В отличие от продольных аберраций, поперечные нельзя устранить путем уменьшения диафрагмы. Зато с ними можно довольно успешно бороться при пост-обработке фотографий, например, в программе Adobe Photoshop или Lightroom.

Некоторые производители фототехники предлагают специальное программное обеспечение для редактирования фотоматериалов.

К сожалению, многие не слишком качественные объективы могут страдать от продольных и поперечных аберраций одновременно. Для борьбы с такими двойными искажениями следует применять комплексный подход: во время съемки стараться уменьшать значение диафрагмы до минимально возможного, а при обработке готовых изображений использовать соответствующее программное обеспечение.

Как предотвратить хроматические аберрации

Главное условие для предотвращения хроматических аберраций – качественный объектив. Наиболее эффективными, хотя и наиболее дорогими в этом плане на сегодняшний день являются объективы производства Nikon с низкодисперсными линзами.

Также стоит отметить, что чаще всего зум-объективы страдают от хроматических аберраций намного больше, чем фикс-фокальные (без возможности приближения).

Если же вы не являетесь счастливым обладателем дорогого объектива, попробуйте воспользоваться советами, приведенными выше, – уменьшайте значение диафрагмы при ярком освещении и используйте специальное программное обеспечение для обработки готовых фотографий. О сайте fotomtv. 

Источник: http://FotoMtv.ru/stati/hromaticheskie_aberracii_i_fotografiya/

Аберрация оптической системы – характеристика и основные виды

Аберрация оптической системы – это искажения изображений, которые возникают на выходе из оптической системы. Название происходит от лат. aberratio – уклонение, удаление. Искажения состоят в том, что оптические изображения не полностью соответствуют предмету.

Это проявляется в размытости изображения и называется монохроматической геометрической аберрацией либо окрашенности изображения – хроматической аберрацией оптической системы. Чаще всего оба вида аберрации проявляются вместе.

В приосевой (параксиальной) области оптическая система работает практически идеально, точка отображается точкой, а прямая – прямой и т.д. Однако, по мере отдаления точки от оптической оси, лучи от нее пересекаются в плоскости изображения не в одной точке. Таким образом, возникает круг рассеивания, т.е. возникают аберрации.

Величину аберрации можно определить путем расчёта по геометрическим и оптическим формулам через сравнение координат лучей, а также приближённо при помощи формул теории аберраций.

Существует описание явления аберрации как в лучевой теории (отступление от идентичности описывается через геометрические аберрации и фигуры рассеяния лучей), так и в представлениях волновой оптики (оценивается деформация сферической световой волны по пути через оптическую систему). Обычно, для характеристики объектива с большими аберрациями используются геометрические аберрации, в противном случае применяются представления волновой оптики.

Монохроматические геометрические аберрации

В 1856 году немецкий ученый Зайдель в результате анализа световых лучей установил пять аберраций объектива, появляющихся при прохождении через объектив монохромного света (т.е. света одной волны). Эти аберрации, описанные ниже, называются пятью аберрациями Зайделя.

Монохроматические геометрические аберрации оптических систем являются следствием их несовершенства и проявляются в монохроматичном свете.

Совет

В отличие от идеальной оптической системы, в которой все лучи от какой-либо точки предмета в меридиональной плоскости после прохождения через систему концентрируются в одной точке, в реальной оптической системе пересечение плоскости изображения этими лучами происходит в разных точках.

Координаты этих точек зависят от направления луча, координат точки пересечения с плоскостью входного зрачка и конструктивных элементов оптической системы (радиусы поверхностей, толщина оптических элементов, коэффициенты преломления линз и тд.).

Сферическая аберрация

Проявляется в несовпадении фокусов для лучей света, проходящих на разных расстояниях от оптической оси, вследствие чего нарушается гомоцентричность пучков лучей от точечного источника, хотя симметрия этих пучков сохраняется.

Это единственный вид геометрической аберрации, которая имеет место даже тогда, когда исходная точка расположена на главной оптической оси системы.

При сферической аберрации цилиндрический пучок лучей после преломления линзой приобретает вид не конуса, а воронкообразной фигуры. Изображение точки имеет дисковую форму с неоднородной освещённостью.

Причиной является тот факт, что преломляющие поверхности линз пересекаются с лучами широкого пучка под различными углами, из-за чего удалённые лучи преломляются сильнее и образуют свои точки схода на некотором отдалении от фокальной плоскости.

Кома

Аберрация Кома нарушает гомоцентричность широких световых пучков, которые входят в систему под углом к оптической оси. На оси центрированных оптических систем кома отсутствует. Каждый участок кольцевой зоны оптической системы, удалённый от оси на расстояние R даёт кольцо изображения точки, радиус которого увеличивается с увеличением R.

Из-за несовпадения центров колец происходит их наложение, что приводит к тому, что изображение точки, формируемое оптической системой, принимает форму несимметричного пятна рассеяния с максимальной освещённостью у вершины фигуры рассеяния, напоминающего комету. В сложных оптических системах кому корректируют вместе со сферической аберрацией путем подбора линз.

Системы без коматической и сферической аберрации называют апланатами.

Астигматизм

Если для объектива исправлены сферическая аберрация и кома, т.е. точка объекта, расположенная на оптической оси, правильно воспроизводится в виде точки изображения, но при этом точка объекта, не лежащая на оси, воспроизводится на изображении не в виде точки, а в виде эллипса или линии, то такой тип аберрации называется астигматизмом.

Обратите внимание

Причиной возникновения является различная кривизна оптической поверхности в различных плоскостях сечения, а углы преломления лучей пучка зависят от углов их падения.  При прохождении через оптическую систему лучи пересекаются на разном расстоянии от преломляющей поверхности.

В результате в разных сечениях фокус светового пучка оказывается в разных точках.
Существует такое положение на поверхности изображения, когда все лучи пучка в меридиональной (или перпендикулярной ей сагиттальной) плоскости пересекутся на этой поверхности.

Астигматический пучок изображает точку в форме двух астигматических фокальных линий на фокальных поверхностях, имеющих форму поверхностей вращения, и касающихся друг друга в точке оси системы.

Если для некоторой точки поля положения этих поверхностей не совпадают, имеет место астигматизм или астигматическую разность меридионального и сагиттального фокусов. Астигматизм называют положительным, если меридиональные фокусы находятся ближе к поверхности преломления, чем сагиттальные, в противном случае – отрицательным.

Кривизна поля изображения

Проявляется в том, что изображение плоского (перпендикулярного к оптической оси) объекта находится на поверхности, вогнутой либо выпуклой по отношению к объективу, что делает резкость неравномерной по полю изображения. При резкой фокусировке центральной части изображения края будут лежать не в фокусе (не резкими) и наоборот.

Кривизна поля изображения, как правило, достигает больших значений у простых объективов (до 4 линз). Корректируется подбором кривизны поверхностей и толщины линз, а также расстояний между ними. Для качественного исправления, с учетом других видов аберраций, необходимо присутствие в составе не менее двух отрицательных линз.

При диафрагмировании отрицательное влияние кривизны поля на качество изображения уменьшается.

Дисторсия

Дисторсией (искривлением) является изменение линейного увеличения по полю зрения, что приводит к нарушению геометрического подобия между объектом и его изображением. Этот вид аберрации не зависит от координат пересечения луча и плоскости входного зрачка, но зависит от расстояния от источника до оптической оси.

Оптическая система без дисторсии называется ортоскопической. В объективах с симметричной конструкцией проявляется незначительно. Для устранения дисторсии применяют подбор линз и других элементов при разработке оптической системы. В цифровой фотографии дисторсия может быть исправлена с помощью компьютерной обработки.

Хроматические аберрации

Излучение большинства источников света характеризуется сложным спектральным составом, что приводит к возникновению хроматических аберраций, которые, в отличие от геометрических, могут возникать и в параксиальной области.

Важно

Дисперсия (рассеивание) света – зависимость показателя преломления оптического элемента от длины волны света, является причиной возникновения двух видов хроматических аберраций: хроматизма положения фокусов и хроматизма увеличения.

В первом случае, который еще называют продольным хроматизмом, возникает смещение плоскости изображения для разных длин волн, во втором – изменяется поперечное увеличение. Хроматические аберрации проявляются в окрашивании изображения, в появлении у него цветных контуров, отсутствующих у источника.

К хроматическим аберрациям относят также хроматические разности геометрических аберраций, в частности, хроматическую разность сферических аберраций (сферохроматизм) для лучей различных длин волн и хроматическую разность аберраций наклонных пучков.

Дифракционная аберрация

Причиной дифракционной аберрации является волновая природа света. Возникает, как результат дифракции света на диафрагме и оправе объектива. Препятствует увеличению разрешающей способности фотообъектива.

Из-за дифракционной аберрации ограничено минимальное угловое расстояние между точками, разрешаемое объективом. Высококачественные объективы подвержены ей в той же степени, что и простые.

Полностью принципиально не устранима, однако может быть уменьшена путем увеличения апертуры оптической системы.

Устранить аберрации полностью в оптических системах невозможно. Важно свести их к минимально допустимым значениям, которые обусловлены техническими требованиями и стоимостью изготовления системы.

Источник: http://www.fotik-city.ru/articlereview/aberration

Хроматические аберрации. Что это такое

Хроматические аберрации в фотографии – последнее, о чём вам стоит беспокоиться. Хроматическая аберрация – это свойство линзы, поэтому вы на неё никак не повлияете. А чтобы каждый раз не терзать себя сомнениями, лучше всего как следует разобраться, что это такое…

Аберрации, или искажения, бывают геометрическими и хроматическими (цветовыми). С геометрическими всё очень просто, с ними можно и нужно бороться, если это не художественная задумка. В современных объективах геометрическая аберрация, которую ещё называют дисторсией, в большей степени исправляется «асферическим» элементом. То есть, линзой, у которой не сферический профиль, а более сложный:

Остаточную дисторсию вы с успехом можете подправить в редакторе. А вот с хроматической аберрацией всё немного сложнее. Природа хроматической аберрации в дисперсии стекла. Дисперсия – это разные коэффициенты преломления для разных длин волн:

Совет

Из рисунка хорошо видно, что лучи разных цветов фокусируются в разных плоскостях на оптической оси. Это первый вид хроматической аберрации, её ещё называют «осевой аберрацией». Осевая аберрация проявляется сильней на открытой диафрагме, приводя к нерезкости изображения.

Уменьшая диафрагму вы избавляетесь от осевой аберрации, это одна из причин почему не рекомендуется фотографировать на максимальной диафрагме. Осевую аберрацию нельзя исправить в редакторе, поэтому производители снабжают объектив целой системой «низкодисперсных элементов», которые в сумме компенсируют аберрации от других линз.

Вы наверняка встречали картинку вроде этой и удивлялись, зачем столько элементов:

Жёлтые элементы – низкодисперсные, борющиеся с хроматической аберрацией. Синие – асферические, помогающие против дисторсии.

Низкодисперсные элементы располагаются как по отдельности, так и в составе ахроматической линзы:

Смысл в том, что ахроматическая линза склеена из двух сортов стекла: крона и флинта. Крон с низкой дисперсией, но и низким коэффициентом преломления. Флинт наоборот – коэффициент преломления и дисперсия больше. Эти стекляшки подбирают таким образом, чтобы минимизировать суммарную хроматическую аберрацию.

Помимо осевой аберрации есть «поперечная аберрация». Это фокусировка разных цветов лучей в разных точках сенсора. Поперечная аберрация не зависит от диафрагмы, бороться настройками с ней бесполезно, но её можно исправить в редакторе. Другое дело, нужно ли оно вам. Современные объективы настолько хороши, что я с трудом нашёл пример фотографии, где хроматическая аберрация заметна.

Если приглядеться к деревьям на заглавной фотографии, то можно увидеть цветную кайму вокруг контрастных контуров веток. Это и есть хроматическая аберрация:

В камерах последнего поколения хроматические аберрации автоматически исправляются процессором на этапе конвертации в JPEG, мне пришлось фотографию попросить у Кости, так как его старенький D40 про аберрации ничего не знает. Поэтому я в RAW никогда не снимаю, моя камера Nikon D700 всё делает за меня и экономит мне массу драгоценного времени, её только надо правильно настроить.

Обратите внимание

В любом случае, вам лучше думать о том, что вы фотографируете, а не о том, насколько ваша линза подвержена аберрациям.

Объектив без заметных аберраций содержит большое количество дорогих низкодисперсных и асферических элементов, поэтому стоит заметно дороже собратьев с аберрациями.

Кроме того, конструкция с переменным фокусным расстоянием (зумом) намного сложнее фиксированного, так как аберрации проявляются по-разному на различных фокусных расстояниях. Вот почему «фиксы» качественней и дешевле, чем «зумы».

Источник: http://www.softmixer.com/2010/12/blog-post_5618.html

Аберрации фотообъективов ч.2. | ДРУГ ФОТОАППАРАТ

{lang: ‘ru’}

В предыдущей статье я начал рассматривать недостатки линз и оптических систем, которые носят название аберрации. Продолжим рассматривать  геометрические и другие  аберрации объективов .

Геометрические аберрации

Кривизна поля изображения

Рис.1. Схема кривизны поля изображения:

пунктиром показано положение светочувствительного элемента (сенсора), сплошной линией изображено искривление поверхности, на которой изображение сохраняет резкость.

Эта аберрация является следствием астигматизма. В результате  кривизны поля изображения резкость  по всему полю неодинакова. Если центральная часть находится в фокусе, то края изображаются нерезко и наоборот, если сфокусировать изображение по краям, центральная его часть окажется нерезкой.

У объективов-анастигматов кривизна поля изображения  сводится к минимуму, она практически отсутствует.

Сферическая аберрация

Эту аберрацию еще называют отверстной ошибкой.

Причина этой аберрации заключается в том, что лучи света, близкие к оптической оси (их называют параксиальными лучами), проходя через центральную часть линзы пересекаются в одной точке за линзой, а лучи, проходящие через линзу по ее краям, пересекаются в другой точке.

Таким образом для параксиальных лучей имеется свой фокус, он расположен на оси дальше от линзы, а для краевых лучей — свой фокус, расположенный ближе к линзе. Чем дальше от центра лучи проходят через линзу, тем ближе к линзе находится их фокус. Лучи, находящиеся между краевыми и параксиальными образуют свои многочисленные фокусы.

Рис.2. Сферическая аберрация и ее коррекция при диафрагмировании.

В результате фокус размывается и расстояние между крайними точками называется фокусной размытостью. Данный эффект влияет на общую резкость изображения, получаемого с помощью линзы, ухудшая ее.

Если перед линзой поместить диафрагму, то она отсекает краевые лучи, тем самым значительно снижает влияние сферической аберрации на резкость изображения.

Стоит заметить, что в соответствии с физическими законами оптики лучи проходящие через линзу участвуют в построении всего изображения в целом, независимо от того в какой части линзы они проходят.

Таким образом, диафрагмирование не ограничивает поле изображения, а только уменьшает яркость (т. к. часть лучей все же не попадает на линзу).

Таким образом, на степень сферической аберрации влияет еще и диафрагма перед линзой, вот почему эту аберрацию и называют отверстной ошибкой.

Хроматическая аберрация

Причины хроматической аберрации заключаются в том, что свет, падающий на линзу состоит из лучей различных длин волн (разных цветов).

Рис.3. Схема возникновения хроматической аберрации.

Рис.4. Схема хроматической аберрации и ее корректировки.

Разность: Fк – Fc называют продольной хроматической аберрацией. Наличие хроматической аберрации приводит к значительной нерезкости изображения.

Вот пример изображения, получаемого линзой с хроматической аберрацией:

Исправление хроматической аберрации производится путем совмещения двух или нескольких линз с разным фокусным расстоянием.

Важно

Совмещение линз, которое позволяет сблизить фокусы синих и желтых лучей, называют ахроматической линзой (см. рис. ), а систему линз, у которой сближены фокусы синих, желтых и красных лучей – апохроматической.

Рис.4. Хроматическая аберрация – 1 и ее исправление путем соединения двух линз – собирающей и рассеивающей – 2.

Дифракционная аберрация

При этом кроме лучей, прошедших через отверстие прямолинейно появляются еще и лучи, отклонившиеся от этого направления. Они тоже вносят вклад в изображение.

В результате вокруг светлого кружка от лучей, прошедших отверстие прямолинейно, появляются цветные кольца (дифракционные кольца).

Диаметры этих колец зависят от диаметра отверстия, чем он меньше, тем больше будет диаметр первого дифракционного кольца. При увеличении диаметра отверстия диаметр дифракционного кольца уменьшается.

В изложенном материале рассмотрены основные виды аберраций. Аберрации оказывают существенное влияние на качество изображения, получаемого объективом, в частности они влияют на разрешающую силу.

Для их исправления объективы имеют несколько линз разной кривизны, как собирающих, так и рассеивающих. Расчет таких объективов является непростой задачей. Но сейчас хорошие объективы имеют достаточно скомпенсированные аберрации.

А вот Вам на закуску ролик, в котором показано, каким образом в фотошопе можно убрать хроматические аберрации:

Поделиться в соц. сетях

Источник: http://makal47.ru/instrumentyi-fotografa/aberratsii-fotoobektivov-ch-2

Геометрические и хроматические аберрации объективов

 В этой статье со страшным названием мы разберемся в особенностях оптических искажений объективов. Вы замечали, что при съемке на широкоугольник у вас искажаются края кадра? А при попытках сделать кадр в контровом свете вокруг предметов появляется розовая, синяя или зеленоватая окантовка? Если не замечали, присмотритесь еще раз. А пока давайте разберемся, почему так происходит.

Для начала нужно понять и принять тот факт, что идеальных оптические систем (т.е. в нашем случае – объективов) не существует. Каждой оптической системе присущи искажения, которые она вносит в проекцию реальности на изображение (фотографию). Искажения оптических систем по-научому принято называть аберрациями, т.е. отклонениями от нормы или от идеала.

Аберрации различных оптических систем могут принимать разную форму и быть более заметными или практически не различимыми. Обычно чем дороже объектив, тем качественнее его оптическая система, а значит, тем меньше аберраций ей присуще.

Виды аберраций

Чаще всего само слово «аберрация» в фотографии применяется в сочетании «хроматические аберрации». Как вы уже могли догадаться, хроматические аберрации – это один из видов искажений, вызванных особенностями оптической системы объектива, который выражается в виде цветовых отклонений. Типичный пример хроматических аберраций – это нестественные цветные контуры на границах объектов съемки. Ярче всего хроматические аберрации проявляются на контурах в высококонтрастных участках изображения. Например, на границе веток деревьев, снятых на фоне яркого неба, или по контуру волос при съемке портрета в контровом закатном свете.

Причиной хроматических аберраций является такое оптическое явление как дисперсия стекла, из которого изготовлены линзы. Дисперсия стекла заключается в том, что световые волны разной длины (разного цветового спектра) при прохождении через линзу преломляются под разными углами. Белый свет (который содержит в себе целый спектр световых волн разной длины, т.е. разного цвета), проходя через линзу объектива, сначала распадается на цветовой спектр, который затем снова собирается в пучок для проекции изображения на матрицу фотоаппарата. В результате из-за разницы углов преломления цветных лучей возникают отклонения при формировании изображения. Это выражается в погрешностях при распределении цвета на снимке. Именно поэтому на фотографии могут появиться цветные контуры, цветные пятна или полосы, которых не было на объекте съемки.

Хроматические аберрации в той или иной степени присущи практически всем объективам. Дешевая оптика «хроматит» гораздо сильнее, чем объективы элитной серии. На этапе проектирования оптической системы производители могут минимизировать хроматические аберрации при помощи использования ахроматических линз. Секрет ахроматической линзы в том, что ее конструкция состоит из двух сортов стекла: одно с низким, а другое с высоким коэффициентом преломления света. Подбор пропорции сочетания материалов с разными коэффициентами преломления света позволяет снизить отклонения световых волн в момент расщепления белого света.

Не стоит сильно расстраиваться, если ваш объектив не содержит ахроматических линз – хроматические аберрации возникают в основном при съемке в сложных условиях освещения, и сильно бросаются в глаза только при просмотре фотографии в 80-100% увеличении. К тому же, никто не отменял обработку в графических редакторах, которые позволяют свести на нет такие погрешности оптики. О том, как это сделать, читайте в следующей статье «Исправление погрешностей объектива» (публикация скоро).

К другому виду аберраций объектива относятся геометрические искажения, которые принято называть дисторсией объектива. Дисторсия объектива проявляется в искажении пропорций объектов, расположенных ближе к краям кадра. Говоря научным языком, при дисторсии линейное увеличение объектов, находящихся в поле зрения, происходит неравномерно. В результате предметы по краям кадра выглядят неестественно сплюснутыми или вытянутыми.

По характеру искажений выделяют два вида дисторсии: положительная (вогнутая или подушкообразная) и отрицательная (выпуклая или бочкообразная). Если в кадре геометрических искажений не наблюдается, то говорят, что дисторсии нет. В этом случае изображение выглядит ровным и плоским, обратите внимание на идеально ровную линию горизонта на снимке ниже. Обычно именно по линии горизонта можно легко заметить геометрические искажения в пейзажной съемке.

Сильнее всего дисторсия проявляется при использовании широкоугольных объективов. Причем, чем больше угол обзора объектива (чем меньше фокусное расстояние), тем сильнее проявляются геометрические аберрации. Наверняка, вы замечали, что вертикальные и горизонтальные линии при съемке на ширик искривляются по мере приближения к краям кадра. Самый яркий пример дисторсии объектива – это фотографии, снятые на сверхширокоугольный объектив «фишай» (рыбий глаз). Но в случае с фишаем дисторсия не является погрешностью или недостатком оптики. Скорее, это его особенность, которая позволяет расширить угол обзора объектива до 180 градусов (и даже больше).

При использовании широкоугольных объективов (ФР<24 мм) можно наблюдать бочкообразную (вогнутую) дисторсию, при использовании длиннофокусных объективов (ФР>200 мм) может появляться подушкообразная (выпуклая) дисторсия. Объективам со средними значениями фокусных расстояний обычно не свойственны геометрические искажения по полю кадра.

Именно поэтому говорят, что широкоугольный объектив искажает пропорции, а объективы с фокусным расстояние 70-200 мм сглаживают какие-либо искажения. И именно поэтому, портреты принято снимать на объективы 70-200 мм, которые не искажают пропорции лица и фигуры. А вот портреты, снятые на ширик, выглядят комично и используются только для создания специального карикатурного эффекта. При этом чем меньше расстояние между точкой съемки и объектом съемки, тем сильнее проявляются искажения пропорций. Например, как на известном портрете Билла Клинтона (фотография ниже) — голова выглядит непропорционально маленькой по сравнению с большими руками и коленями. Но в данном случае это как раз творческая задумка, авторский стиль фотографа. При помощи использования широкоугольного объектива он смог создать яркий зрительный образ — ассоциацию с персоной бывшего президента США.

Так же, как и хроматические аберрации, дисторсия поддается исправлению при конструировании объектива. Для этого в оптическую систему встраивается асферическая линза, а объективы с исправленной дисторсией называют асферическими. Вы могли видеть такие названия (ASP) в описании технических характеристик к объективу. Такие объективы обычно стоят дороже сферических аналогов, но при съемке передают пропорции объектов в кадре без искажений. Однако есть относительно не дорогой объектив Sigma 10-20 mm F4-5.6 EX DC HSM, который дает ровную картинку даже при максимальном угле обзора 102 градуса.

Если ваш объектив на широком угле дает геометрические аберрации, то есть два способа это исправить:

1. Если вы используете зум-объектив, можно просто выставить большее фокусное расстояния и сделать пару шагов назад. Так, у вас в кадре окажется та же композиция, но за счет изменения фокусного расстояния вы избавитесь от искажений.
2. Исправить геометрические аберрации позволяют средства графических редакторов (прежде всего, Photoshop). Но при этом будьте готовы потерять часть объектов на фотографии, потому что при исправлении искривлений происходит обрезка по краям кадра. О том, как это сделать, читайте в следующей статье.

Что это такое и как этого избежать

Хроматическая аберрация — огромный убийца качества изображения, но многие фотографы не знают, что это такое и как ее предотвратить.

В этой статье я поделюсь всем, что вам нужно знать о хроматической аберрации, в том числе:

• Почему это происходит
• Как это идентифицировать
• Четыре простых способа минимизировать его эффекты

Итак, без лишних слов, давайте обсудим, как раз и навсегда справиться с этой надоедливой хроматической аберрацией.

Что такое хроматическая аберрация?

Хроматическая аберрация (также известная как цветовая окантовка или дисперсия ) — распространенная проблема в линзах, которая возникает, когда цвета неправильно преломляются (изгибаются) линзой; это приводит к несоответствию в фокусе, где цвета не сочетаются должным образом.

Запутались? Не будет. Чтобы лучше понять это, помните, что фокальная плоскость — это точка фокусировки вашего сенсора, где весь свет от вашего объектива должен соединяться вместе для правильного захвата и записи.Но в зависимости от конструкции вашего объектива, выбранного вами фокусного расстояния и даже используемой диафрагмы, определенные длины волн (цветов) могут достигать точек перед или позади фокальной плоскости.

Взгляните на диаграмму ниже. Вы видите, как красный, зеленый и синий свет попадают на датчик в разных точках? Это хроматическая аберрация в действии.

Когда происходит CA, вы получаете характерную цветную окантовку по краям вашей фотографии.Посмотрите фото ниже. Слева показаны красные и зеленые полосы по острым краям объекта. Как видите, выглядит не очень хорошо.

Но хотя вы можете отредактировать низкие уровни хроматической аберрации в Photoshop и Lightroom, реальность такова, что удаление CA из каждой фотографии раздражает, плюс каждый момент, который вы потратили на подправку фотографии, на один момент меньше, чем у вас есть для фотографии. .

Почему возникает хроматическая аберрация?

Хроматическая аберрация возникает из-за того, что ваш объектив действует как призма.Он изгибает свет, и так же, как призма треугольной формы, известная как Pink Floyd, цвета, проходящие через линзу, разделяются под разными углами.

Здесь важно помнить, что на самом деле свет состоит из нескольких волн (цветов) разной длины. Итак, чтобы сенсор вашей камеры мог определять комбинированный цвет света, ваш объектив должен заставить все длины волн этого конкретного луча попадать в одну и ту же точку на сенсоре.

Это может показаться простым, но разные длины волн (и, следовательно, разные цвета) поражают вашу линзу сразу, и каждая из этих длин волн будут вести себя немного по-разному в зависимости от стекла линзы, через которое она проходит.

Технический подвиг, необходимый для правильного выравнивания всех этих различных световых лучей, обычно достигается за счет использования производителем линзовой матрицы. Фактически, если бы вы раздвинули линзу, вы, вероятно, обнаружили бы до 16 линз — все они предназначены для корректировки различных факторов на пути света между линзой и сенсором.

К сожалению, именно здесь хроматическая аберрация имеет тенденцию поднимать свою уродливую голову. В конструкции этих элементов объектива скрыты дефекты — либо в стекле, либо в конструкции самого объектива, — которые в определенных условиях могут привести к тому, что на ваших фотографиях появится ХА.

Я не говорю, что вам нужен объектив профессионального уровня. Фактически, ключевым моментом является то, что все линзы страдают хроматической аберрацией в той или иной форме, независимо от стоимости. Важно то, демонстрирует ли ваш объектив видимых хроматических аберраций и является ли количество видимых CA решающим фактором для ваших конкретных потребностей.

Кроме того, даже если у вас есть объектив с предрасположенностью к CA, вы все равно можете принять меры для предотвращения проблем с качеством изображения, о чем я расскажу в следующем разделе.

Как избежать дефектов хроматической аберрации: 4 стратегии

Хроматическая аберрация — серьезная проблема, особенно для дешевых объективов. Но хорошая новость заключается в том, что если у вас , а застряли при работе с объективом, который демонстрирует некоторую форму видимой хроматической аберрации, есть несколько простых для понимания стратегий, чтобы удалить или минимизировать ее влияние на ваши фотографии.

1. Избегайте высококонтрастных сцен

Хроматическая аберрация имеет тенденцию усиливаться при съемке высококонтрастных сцен.Особенно проблематичными являются более темные объекты на белом фоне, пейзажи на фоне яркого восхода солнца или, как в примере с гепардом выше, объекты с сильным контровым освещением.

В камере нет простого способа избежать контраста. Так что зачастую здесь ничего не остается, кроме как корректировать композицию. Измените фон на что-то, что более точно соответствует тонам вашего объекта, или просто дождитесь более благоприятных условий освещения.

Если вам абсолютно необходимо сделать снимок как есть, сделайте снимок в формате RAW и подготовьтесь к ретуши при постобработке.

2. Отрегулируйте фокусное расстояние

Хотя хорошо иметь доступ к широкому диапазону фокусных расстояний, факт в том, что большинство зум-объективов демонстрируют хроматическую аберрацию на крайних значениях фокусного расстояния. Таким образом, установка фокусного расстояния ближе к середине диапазона вашего объектива обычно помогает избавиться от проблемных CA.

Обратите внимание, что использование зум-объектива на самом большом расстоянии обычно приводит к различным другим дефектам в вашем изображении. Поэтому, если вы настроили широкоугольную перспективу, выберите широкоугольный объектив с постоянным фокусным расстоянием для работы или сделайте панораму с большим фокусным расстоянием, а затем объедините фотографии в процессе постобработки.

3. Закройте диафрагму

Хотя результат будет зависеть от типа объектива, который вы используете, уменьшение диафрагмы помогает минимизировать большинство дефектов объектива, включая хроматическую аберрацию.

(Вам нужно рассмотреть возможность уменьшения выдержки или увеличения ISO, чтобы компенсировать потерю света.)

Поэтому вместо использования диафрагмы f / 2,8 или f / 4 попробуйте установить диафрагму f / 8 или f / 11 — затем сделайте несколько пробных снимков, чтобы увидеть, исчезла ли хроматическая аберрация.

4. Измените кадр, поместив объект в центр изображения

Хроматическая аберрация часто более заметна по краям кадра, а не , а не в центре.

(Обычно это происходит из-за кривизны линз.)

Таким образом, если вы перефразируете кадр, но поместите основной объект ближе к , средний , вы часто получите почти нулевую хроматическую аберрацию на вашем объекте.

Конечно, у вас все еще может быть заметный CA по краям кадра, но у вас есть возможность обрезать его.Это не идеально, если вам нужно сохранить каждый пиксель на фотографии (например, для больших отпечатков), и в этом случае вам следует рассмотреть одну из других профилактических мер, описанных выше. Но если вы делаете небольшие отпечатки или планируете распространять свою фотографию в Интернете, кадрирование не должно быть большой проблемой.

Хроматическая аберрация: заключительные слова

Ну вот и все:

Все, что вам нужно знать о хроматической аберрации, в том числе о том, что это такое и как ее избежать.

Теперь вы знаете, как защитить ваши изображения от CA.И вы можете делать потрясающие фотографии — даже с более дешевыми объективами.

К вам:

Вы боретесь с хроматической аберрацией на фотографиях? Вы пробовали какие-либо из описанных выше мер? Поделитесь своими мыслями (и изображениями) в комментариях ниже.

Аберрация | оптика | Britannica

Aberration , в оптических системах, таких как линзы и изогнутые зеркала, отклонение световых лучей через линзы, вызывающее размытие изображений объектов.В идеальной системе каждая точка объекта будет фокусироваться на точке нулевого размера на изображении. Однако на практике каждая точка изображения занимает объем конечного размера и несимметричной формы, вызывая некоторое размытие всего изображения. В отличие от плоского зеркала, которое дает изображения без аберраций, линза создает несовершенное изображение, становясь идеальным только для лучей, проходящих через ее центр параллельно оптической оси (линия, проходящая через центр, перпендикулярная поверхностям линз). Уравнения, разработанные для отношений объект-изображение в линзе, имеющей сферическую поверхность, являются только приближенными и касаются только параксиальных лучей — i.е., лучей составляют лишь небольшие углы с оптической осью. Когда присутствует свет только одной длины волны, необходимо учитывать пять аберраций, называемых сферической аберрацией, комой, астигматизмом, кривизной поля и искажением. Шестая аберрация, обнаруживаемая в линзах (но не в зеркалах), а именно хроматическая аберрация, возникает, когда свет не является монохроматическим (не одной длины волны).

Подробнее по этой теме

оптика: аберрации линз

Если линза была идеальной, а объект представлял собой единую точку монохроматического света, то, как отмечалось выше, световая волна, выходящая из…

При сферической аберрации не все лучи света из точки на оптической оси линзы, имеющей сферические поверхности, встречаются в одной и той же точке изображения. Лучи, проходящие через линзу близко к ее центру, фокусируются дальше, чем лучи, проходящие через круглую зону у ее края. Для каждого конуса лучей от точки осевого объекта, встречающейся с линзой, существует конус лучей, который сходится, чтобы сформировать точку изображения, причем длина конуса различается в зависимости от диаметра круглой зоны.Если плоскость, расположенная под прямым углом к ​​оптической оси, пересекает конус, лучи образуют круговое поперечное сечение. Площадь поперечного сечения изменяется в зависимости от расстояния вдоль оптической оси, наименьший размер известен как круг наименьшей путаницы. На этом расстоянии находится изображение, наиболее свободное от сферической аберрации.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Кома, названная так потому, что точечное изображение размывается до формы кометы, образуется, когда лучи от точки вне оси объекта отображаются различными зонами линзы.При сферической аберрации изображения осевой точки объекта, которые падают на плоскость под прямым углом к ​​оптической оси, имеют круглую форму, разного размера и накладываются друг на друга вокруг общего центра; в коме изображения внеосевой точки объекта имеют круглую форму, разного размера, но смещены друг относительно друга. На прилагаемой диаграмме показан преувеличенный случай двух изображений, одно из которых является результатом центрального конуса лучей, а другое — конуса, проходящего через обод. Обычный способ уменьшить кому — использовать диафрагму для устранения внешних конусов лучей.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Астигматизм, в отличие от сферической аберрации и комы, возникает в результате того, что одна зона линзы не может сфокусировать изображение внеосевой точки в одной точке. Как показано на трехмерной схеме, две плоскости, расположенные под прямым углом друг к другу, проходящие через оптическую ось, представляют собой меридиональную плоскость и сагиттальную плоскость, причем меридиональная плоскость является плоскостью, содержащей внеосевую объектную точку. Лучи не в меридиональной плоскости, называемые косыми лучами, фокусируются дальше от линзы, чем те, которые лежат в плоскости.В любом случае лучи встречаются не в точечном фокусе, а как линии, перпендикулярные друг другу. Между этими двумя положениями изображения имеют форму эллипса.

Encyclopdia Britannica, Inc.
Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Кривизна поля и искажение относятся к расположению точек изображения относительно друг друга. Несмотря на то, что первые три аберрации могут быть исправлены в конструкции объектива, эти две аберрации могут остаться.При кривизне поля изображение плоского объекта, перпендикулярного оптической оси, будет лежать на параболоидальной поверхности, называемой поверхностью Пецваля (в честь венгерского математика Йожефа Пецваля). Плоские поля изображения желательны в фотографии, чтобы соответствовать плоскости пленки и проекции, когда увеличивающая бумага или проекционный экран лежат на плоской поверхности. Искажение относится к деформации изображения. Существует два вида искажения, каждый из которых может присутствовать в линзе: бочкообразное искажение, при котором увеличение уменьшается с увеличением расстояния от оси, и искажение типа «подушечка-подушечка», при котором увеличение увеличивается с увеличением расстояния от оси.

Последняя аберрация, хроматическая аберрация, — это неспособность линзы фокусировать все цвета в одной плоскости. Поскольку показатель преломления меньше всего в красном конце спектра, фокусное расстояние линзы в воздухе будет больше для красного и зеленого, чем для синего и фиолетового. На увеличение влияет хроматическая аберрация, которая различается вдоль оптической оси и перпендикулярно ей. Первая называется продольной хроматической аберрацией, а вторая — боковой хроматической аберрацией.

Британская энциклопедия, Inc.

Что такое хроматическая аберрация?

Хроматическая аберрация, также известная как «цветная кайма» или «пурпурная кайма», является распространенной оптической проблемой, которая возникает, когда линза не может привести все длины волн цвета к одной и той же фокальной плоскости и / или когда длины волн цвета сфокусированы в разных положениях в фокальной плоскости. Хроматическая аберрация вызвана дисперсией линзы, когда свет разных цветов движется с разной скоростью при прохождении через линзу.В результате изображение может выглядеть размытым, или вокруг объектов могут появиться заметные цветные края (красный, зеленый, синий, желтый, фиолетовый, пурпурный), особенно в условиях высокой контрастности.

Идеальный объектив сфокусировал бы все длины волн в единую точку фокусировки, где находится лучший фокус с «кружком наименьшей путаницы», как показано ниже:

На самом деле показатель преломления для каждой длины волны у линз разный, который вызывает два типа хроматической аберрации — продольную хроматическую аберрацию и боковую хроматическую аберрацию.

Продольная хроматическая аберрация

Продольная хроматическая аберрация, также известная как «LoCA» или «боке», возникает, когда разные длины волн цвета не сходятся в одной точке после прохождения через объектив, как показано ниже:

Линзы с В задачах с продольной хроматической аберрацией может появиться окантовка вокруг объектов по всему изображению, даже в центре. Красный, зеленый, синий или комбинация этих цветов могут появляться вокруг объектов. Продольную хроматическую аберрацию можно значительно уменьшить, остановив линзу.Объективы с фиксированным фокусным расстоянием с быстрой диафрагмой обычно более подвержены LoCA, чем более светосильные объективы.

Вот пример продольной хроматической аберрации, которая видна на разных расстояниях:

NIKON D3S + 35mm f / 1.4 @ 35mm, ISO 200, 1/320, f / 1.4

Обратите внимание на зеленый цвет в верхней части изображения, переходя в нейтральный в середине, затем становясь фиолетовым в нижней части изображения, которая находится ближе к камере. Такая продольная хроматическая аберрация присутствует даже на дорогих объективах высокого класса, таких как Nikon 35mm f / 1.4G. Этот тип окантовки LoCA / боке можно значительно уменьшить при постобработке. Например, в Lightroom 4.1 есть инструмент «De-Fringe tool», который позволяет выбрать пипетку в модуле «Lens Corrections» и выбрать цвет бахромы, который необходимо скорректировать. С помощью такого инструмента можно либо полностью устранить эту окантовку, либо значительно ее уменьшить.

Вот еще один пример продольной хроматической аберрации с зеленой и пурпурной каймой, видимой с обеих сторон стволов и ветвей деревьев:

Нижняя обрезка была скорректирована в подмодуле Lightroom «Коррекция линзы» одним щелчком мыши.То же самое можно сделать в Photoshop, но для этого потребуется больше шагов (если не использовать инструмент Camera RAW).

Боковая хроматическая аберрация

Боковая хроматическая аберрация, также известная как «поперечная хроматическая аберрация», возникает, когда разные длины волн цвета попадают под углом фокусировки в разных положениях вдоль одной и той же фокальной плоскости, как показано ниже:

В отличие от LoCA, боковая Хроматическая аберрация никогда не появляется в центре и видна только в углах изображения в высококонтрастных областях.Синяя и пурпурная окантовка часто встречается на некоторых объективах типа «рыбий глаз», широкоугольных и некачественных объективах. В отличие от продольной хроматической аберрации, боковую хроматическую аберрацию нельзя удалить, остановив линзу, но ее можно удалить или уменьшить с помощью программного обеспечения для постобработки.

Вот кадрирование угла объектива Nikon 35mm f / 1.8G с довольно сильным боковым CA в углах:

К сожалению, у многих объективов одновременно присутствуют как продольные, так и поперечные хроматические аберрации.Единственный способ уменьшить эти аберрации — это остановить линзу (чтобы уменьшить LoCA), а затем исправить боковой CA в программном обеспечении постобработки, таком как Lightroom и Photoshop.

В то время как многие современные производители объективов используют специальные методы для уменьшения хроматических аберраций с использованием ахроматических / апохроматических оптических конструкций и специальных элементов со сверхнизкой дисперсией, хроматическая аберрация по-прежнему остается проблемой для большинства объективов с фиксированным фокусным расстоянием и зум-объективов, и нам просто нужно научиться обходить с участием. Хорошей новостью является то, что многие современные зеркальные фотокамеры включают в себя специальные методы постобработки в камере для уменьшения и даже устранения хроматических аберраций объектива, а множество программных пакетов также способны справляться с хроматическими аберрациями.

Если вам интересно узнать больше, ниже приведен список статей о других типах аберраций и проблемах, которые мы ранее публиковали на сайте Photography Life:

Aberration — The Physics Hypertextbook

Discussion

введение

«Ничто не идеально» — заявление без содержания. Это оправдание, которое используется снова и снова, чтобы объяснить, почему все идет не так, как задумано. Это объяснение, которое ничего не объясняет. В науке нет места для таких паллиативных общих заявлений.Наука — это не стремление к совершенству. Идея совершенства — глупая идея.

В оптике отклонение от совершенства называется аберрацией. Точнее, аберрация — это отклонение луча от поведения, предсказываемого упрощенными правилами геометрической оптики. Основное правило, упомянутое здесь, — это правило, согласно которому лучи света, параллельные главной оси линзы или изогнутого зеркала, встречаются в точке, называемой фокусом. Если ваш единственный вариант утверждения состоит в том, что оно истинно или ложно, то это утверждение определенно ложно, как и многие законы физики.Если вы можете мыслить дальше закона исключенного третьего (который сам по себе не является законом, это логическая ошибка), тогда вы сможете оценить реальный ответ с большим количеством нюансов.

От идеальной оптической системы формирования изображения есть два основных требования.

1. Между точками в пространстве объектов и точками в пространстве изображений существует взаимно однозначное соответствие, то есть точки отображаются в точки, а не в круги, эллипсы или капли. Подобные аберрации приводят к тому, что изображения описываются как размытые, нечеткие или мягкие, а детали краев сопровождаются свечением или ореолом.
2. Прямые линии в пространстве объекта соответствуют прямым линиям в пространстве изображения. Подобные аберрации приводят к искажению изображения.

Аберрации возникают по одной из двух основных причин.

1. Хроматические аберрации вызваны дисперсией (изменением показателя преломления среды с частотой). Для изображений с заметной хроматической аберрацией характерны детали по краям с заметными цветными ореолами.
2. Геометрические аберрации вызваны геометрией (формой линзы или зеркала).Иногда их называют монохроматическими аберрациями , потому что они возникают даже для изображений, сформированных светом одной частоты. Изображения с заметной геометрической аберрацией характеризуются плохой фокусировкой (изображение выглядит нечетким) или искажением (изображение превращает прямые линии в кривые).

хроматическая аберрация

Хроматическая аберрация бывает двух типов: осевая и продольная.

Увеличить

Чтобы уменьшить хроматическую аберрацию, в более качественном оптическом устройстве будет использоваться специальная комбинированная линза, называемая ахроматической линзой или ахроматической линзой для краткости.Самая простая такая система состоит из двух линз, сделанных из двух разных очков: собирающей линзы из стекла короны (того, что обычно используется для стаканов для питья и фляг для еды) и расходящейся линзы из бесцветного стекла (немного более причудливого вида стекла, используемого в люстры и хрустальные графины). Апохроматическая линза корректирует как хроматические, так и сферические аберрации.

Кажущийся трехмерный вид обложки этого альбома является оптической иллюзией, вызванной хроматической аберрацией глаза.

• Изменение фокусного расстояния с 390 нм до 760 нм составляет почти 0,7 мм, или более чем в два раза превышает толщину сетчатки. Монохроматическое освещение дает более высокую остроту зрения, чем белый свет. Наилучшие результаты дает желтый цвет (см. BluBlocker).
• Корректирующие линзы оптимизированы для желтого света, но ночью глаз оптимизирован для синего света. Это дает ошибку преломления около 1 D, что означает, что ночью нужно носить очки с дополнительной поправкой -1.0 Д.
• Красно-зеленый дуохромный тест основан на монокулярной конечной точке, в которой каждый глаз тестируется отдельно. Это субъективный тест, который требует ответа от пациента и используется для уточнения сферической конечной точки. Хроматическая аберрация, лежащая в основе теста, возникает из-за того, что световые волны различной длины искривляются в разной степени. Более длинная волна (красная) преломляется меньше, чем более короткая (зеленая). Если буквы на красной стороне выделяются больше, прибавьте минусовую мощность; если буквы на зеленой стороне выделяются больше, добавьте плюс мощности.Нейтральность достигается, когда буквы на обоих фонах кажутся одинаково различимыми.
• Rabbetts (1998) подсчитал, что глаз предпочитает желтый свет с длиной волны 570 нм. Если эта длина волны используется в качестве контрольной точки, как это часто бывает для вольфрамового света, зеленый свет с длиной волны 535 нм фокусируется на 0,25 D перед сетчаткой, а красный свет с длиной волны 620 нм фокусируется на 0,25 D позади нее. Таким образом, используя соответствующие фильтры, можно построить тест, который, сравнивая четкость целей, представленных на красном и зеленом фоне, позволяет практикующему врачу точно сфокусировать желтую эталонную длину волны на сетчатке и достичь максимальной остроты зрения.Такой тест известен как дуохромный тест (рис. 10.3). Точные фильтры, используемые с дуохромным тестом, указаны в BS 3668: 1963. Субъективная рефракция: принципы и методы коррекции сферической аметропии, Эндрю Франклин
• Дуохромный тест также подходит для пациентов с дальтонизмом.

сферическая аберрация

сферический

история или его история

Английский ученый, математик и теолог 17 века Исаак Ньютон интересовался историей оптических иллюзий.Действительно ли там то, что мы видим? С этой целью он экспериментировал над собой таким образом, чтобы его нельзя было повторить. Когда ему было 24 года, он вставил бодкин (тупую иглу, используемую для продевания ленты через кружево) глубоко в лунку между носом и глазным яблоком.

Запись 58 из лабораторной записной книжки Ньютона описывает один из этих экспериментов. Правила орфографии, использования заглавных букв и пунктуации не были хорошо установлены в 17 веке, поэтому некоторые из них могут показаться современным читателям немного странными.Перо, тушь и бумагу было трудно достать (у Ньютона был свой рецепт чернил), поэтому аббревиатуры также были обычным явлением. Буква «y» часто заменялась на «th», так что «the» пишется y ^e , «that» пишется y ^t , а «them» пишется y ^m .

58 Я взял бодкин gh и поместил его между моим глазом и ^e костью как можно ближе к y ^e задней стороной глаза: make y ^e curvature a, bcdef in my eye) появилось несколько белых темных и цветных кругов r, s, t, и c.Какие круги были самыми простыми, когда я продолжал тереть глаз с помощью y ^e point of y ^e bodkine, но если бы я не отрывал глаз от & y ^e bodkin, хотя я продолжал прижимать глаз к нему еще y ^Круги тускнеют и часто исчезают, пока я не удалю y ^m , перемещая глаз или y ^e bodkin.

Когда игла прижималась к его глазному яблоку, в его поле зрения появлялись цветные круги в точке, противоположной точке иглы.Эти круги, которые могут быть окрашены в сплошной цвет или иметь анимированные геометрические узоры, являются примером визуального явления, известного как фосфен — ощущение света при отсутствии света — в данном случае механического фосфена. В нормальных условиях, когда глаз используется по прямому назначению, свет падает на фоторецепторные клетки сетчатки, что приводит к их возбуждению (формально) или воспламенению (в просторечии). В эксперименте Бодкина Ньютона фоторецепторные клетки срабатывали, потому что их сдавливали сзади.(По его словам, Ньютон действительно засунул эту штуку глубоко в глазницу.)

Чтобы подтвердить, что видения, которые он видел, не были созданы светом, Ньютон повторил эксперимент в затемненной комнате.

59 Если бы y ^e эксперимент проводился в светлой комнате, так y ^t , хотя мои глаза были закрыты, какой-то свет проходил через их веки. Появился большой широкий, расширенный темный круг на краю (как ts), & w ^th в этом другом световом пятне srs, цвет которого был очень похож на y ^t , на y ^e , на остальную часть y ^e глаза, как на k.Внутри пятна w ^ch появилось еще одно пятно, особенно если я сильно прижал глаз и w ^th маленькую заостренную кожу. И в самом начале показалась граница света.

Затем он сделал что-то действительно глупое (как будто воткнуть иглу в глазницу было недостаточно глупо). Он смотрел на Солнце — возможно. Он, надеюсь, был более рассудительным и смотрел на яркое пятно солнечного света, проецируемое на стену. Взгляд на яркий источник света чрезмерно стимулирует фоторецепторные клетки сетчатки.Это снижает их чувствительность, что позволяет нашей зрительной системе адаптироваться к окружающей среде с разной яркостью. Когда яркий источник удаляется, сверхстимулированные фоторецепторы становятся недостаточно чувствительными (это слово я только что придумал). Человеческая зрительная система сложна, поэтому здесь есть кое-что еще. Скажем так, пристальный взгляд на яркий свет на время ухудшает зрение.

63 Если смотреть на очень светлый объект как y ^e Солнце или его изображение отражается; некоторое время спустя в моем глазу оставалось впечатление цветов: а именно: белые объекты выглядели красными, и так же все объекты на свету, но если бы я вошел в темную комнату, y ^e Phantasma взорвался.

Мы бы назвали то, что Ньютон видел остаточное изображение , , но в то время этого слова не существовало, и Ньютон не был тем, кто его изобрел. Вместо этого он использовал слово phantasma (φαντασμα по-гречески), которое является вариацией слова фантом или фантом — другими словами, призрак или, по крайней мере, что-то подобное призраку. Это гениально и творчески, но в то же время немного запутанно.

Причина, по которой Ньютон проводил эти эксперименты над собой, заключалась не в том, что он был каким-то тупоголовым мальчишкой-студентом.Скорее, он был очарован различием между объективной реальностью и иллюзией (или даже заблуждением). Один из способов обмануть нас — восприятие цвета. Ньютон показал с помощью серии уже известных экспериментов с использованием стеклянных призм, что белый свет, который до того момента считался чистейшей формой света, на самом деле представляет собой смешанную форму света с разными цветами.

7 Взять призму (угол fbd которого составлял примерно 60 ^gr ) в комнату Darke в w ^ch y ^e солнце светило только в одно маленькое круглое отверстие k, и поместив его рядом с отверстием y ^e k таким образом y ^t y ^e лучи, будучи одинаково преломлены при входе и выходе из него (n и h), отбрасывают цвета на y ^и противоположную стену.Цвета должны были находиться в круглом круге, если бы все ^и лучи одинаково преломлялись, но их форма имела продолговатую форму, оканчивающуюся на своих сторонах r & s w ^и прямыми линиями; Их ширина rs составляет 2⅓ ^дюйма, , их длина составляет около 7 или восьми дюймов, а их центры y ^и красные и задутые, (q & p) находятся на расстоянии примерно 2¾ или 3 дюйма. Расстояние y ^e trsv стены от y ^e Prisme составляет 260 ^дюймов .

То, что Ньютон проецировал на стену своей затемненной лаборатории, выглядело примерно так.

Ближе к концу записи 6 в своей записной книжке Ньютон назвал ее «фантомом».

И глядя на него через призму, он выглядел разбитым на два цвета, причем дутая сторона была ближе к призме, чем красная. Получаемые таким образом лучи преломляются сильнее, чем красные. Я называю эти дуновения или красные лучи и т. Д., Которые делают Phantome такими цветами.

Шесть лет спустя, описывая эксперимент с призмой в публичном письме в Королевское общество, Ньютон начал переход от греческого заимствованного слова «фантазм» к латинскому заимствованному слову «спектр». Это первый письменный пример слова спектр с его текущим значением.

Сравнив длину этого цветного Spectrum с его шириной, я обнаружил, что он примерно в пять раз больше; непропорциональность, настолько экстравагантная, что она возбудила у меня более чем обычное любопытство — исследовать, откуда это могло произойти….

Однако он не отказался полностью от первоначального слова «фантазм».

Но, чтобы более точно определить, что такое Свет, каким образом преломляется и какими способами или действиями он порождает в нашем сознании Фантазмов Цветов, не так-то просто. И я не буду смешивать домыслы с достоверностью.

Оба слова имели схожее значение в 17 веке — что-то призрачное или не от мира сего. Как и орфография и пунктуация, научная терминология не была систематизирована в 17 веке.Это вполне могло рассматриваться как признак умения смешивать орфографию, расстановку знаков препинания и выбор слов. (Это было примерно в то время, когда, в конце концов, был изобретен тезаурус.) Однако в 21 веке научная терминология достаточно хорошо организована и согласована, и по несвязанным причинам спектр слов утратил все свои сверхъестественные коннотации.

Спектр , который Ньютон впервые увидел и затем назвал, представляет собой цветную полосу света, образованную, когда источник смешанного света был разложен или разбит на компоненты и отсортирован в характеристическую последовательность — отсортированную по частоте, как позже было определено.Это реальная вещь, а не оптическая иллюзия или ментальное заблуждение.

Поскольку Ньютон был чем-то вроде мистика, а семь — это число с мистическим подтекстом, он разделил спектр на семь именованных сегментов, давая детям начальных классов повсюду что-то для запоминания. Он определил их как «основные цвета», но более поздние эксперименты показали, что это представление неверно. (Извините, дети начальной школы.) Предпочтительный термин сейчас — спектральных цветов или призматических цветов для того, что называл Ньютон.(Основные цвета — красный, зеленый и синий — обсуждаются в других разделах этой книги.) В видимом спектре также есть намного больше, чем семь различимых цветов света — это Ньютон ясно дает понять в конце этой цитаты.

красный

оранжевый

желтый

зеленый

дуло

индика

фиолетово-пурпурный

Таким образом, существует два вида цветов. Одно оригинальное и простое, другое составлено из всего этого.Исходными или основными цветами являются красный, желтый, зеленый, размытый и фиолетово-пурпурный, а также оранжевый, индико и неопределенное разнообразие промежуточных градаций.

Ньютон произвел свой спектр за счет преломления (изменение направления волны в среде, связанное с изменениями скорости волны) или, точнее, дисперсией (изменение скорости волны в среде с частотой). Все прозрачные среды в той или иной степени являются дисперсными.Следовательно, любая оптическая система, которая использует рефракцию для выполнения своих задач, также будет испытывать дисперсию. Если целью вашей оптической системы является получение спектра, то дисперсия — это нормально. Если цель вашей оптической системы — создать надежное изображение, «увидеть» что-то таким, какое оно есть на самом деле, тогда проблема с дисперсией.

Может быть, можно обратить вспять дисперсию. Ньютон попробовал вторую призму в рамках эксперимента по «исправлению ошибок». Рассеивайте свет с помощью одной призмы, затем рассеивайте его с помощью второй, чтобы увидеть, есть ли какие-либо искажения, вызванные примесями или неровностями в стекле.

Тогда я заподозрил, что эти цвета могут быть расширены из-за какой-либо неровности в стекле или другой случайной неровности. И чтобы попробовать это, я взял другую призму, похожую на предыдущую, и поместил ее так, чтобы свет, проходящий через них обоих, мог преломляться в противоположных направлениях, и таким образом последняя возвращалась в то направление, от которого первая его отклонила. . Ибо, таким образом, я думал, что обычных эффектов первой призмы будут уничтожены второй призмой, а нерегулярных эффектов еще больше увеличатся за счет множественности преломлений.Событие состояло в том, что свет, который с помощью первой призмы рассеивался в продолговатую форму , второй преобразовался в круговой с такой же регулярностью, как и тогда, когда он вообще не проходил через них. Так что, что бы ни было причиной такой длины, это не было случайным отклонением.

Дисперсия — улица с односторонним движением. Это осознание заставило Ньютона переосмыслить свои работы в оптике. Ни один оптический прибор никогда не смог бы создать «истинное» (за неимением лучшего слова) изображение, если бы он полагался на преломление.Он будет страдать от того, что мы сейчас называем хроматической аберрацией — изначально коллинеарные лучи света следовали бы разными путями в зависимости от их цвета. Не было бы возможности, чтобы все цветные лучи изображения были в фокусе вместе. В то время Ньютон интересовался астрономическими телескопами.

Когда я понял это, я прекратил свои вышеупомянутые стекольные работы; ибо я видел, что совершенство телескопов до сих пор было ограничено не столько из-за отсутствия очков, действительно рассчитанных в соответствии с предписаниями авторов Optick (которые до сих пор представляли себе все люди), сколько потому, что этот Свет сам по себе является гетерогенной смесью . разно преломляемых лучей .Таким образом, если бы стекло было сконструировано так точно, чтобы собирать в одну точку какие-либо виды лучей, оно не могло бы собрать и те лучи в одну и ту же точку, которые, имея одинаковое падение на одну и ту же Среду, склонны претерпевать различное преломление.

Чтобы решить эту проблему, удалите хотя бы одну из линз телескопа (большую линзу, ту, которая обращена к звездам, линзу объектива) и замените ее зеркалом.

[иллюстрация телескопа]

Все лучи света одинаково подчиняются закону отражения, независимо от их цвета.Задача решена. Ньютон даже понял, что зеркало необходимо отшлифовать, а затем отполировать по параболической кривизне, чтобы устранить сферическую аберрацию — неспособность сферической поверхности направлять лучи далеко от своей оси в надлежащий фокус. Однако он определенно этого не делал, поскольку метод шлифования параболы намного сложнее, чем шлифования сферы. (Оптические устройства с изогнутыми поверхностями обычно шлифуют до желаемой формы, а не отливают или формуют.)

Это заставило меня принять во внимание отражений и найти их регулярными, так что угол отражения всех видов лучей был равен их углу падения; Я понял, что с их помощью инструменты Optick могут быть доведены до любой мыслимой степени совершенства при условии, что будет найдено вещество, отражающее , которое будет полироваться так же тонко, как стекло, и отражать столько света, сколько стекло пропускает , и искусство передачи ему фигуры Parabolick также должно быть достигнуто.

Это был 30-летний Ньютон, когда он размышлял о своих мыслях, которые у него были, когда ему было 24. Столько времени потребовалось отражающему телескопу, чтобы перейти от концепции к рабочему прототипу. (Бубонная чума мало помогла.)

Среди этих мыслей я был вынужден покинуть Кембридж Промежуточная чума, и прошло более двух лет, прежде чем я продолжил путь. Но затем подумав о нежном способе полировки, подходящем для металла, при котором, как я представлял, фигура также будет исправлена ​​до последнего; Я начал пробовать, что можно было бы осуществить в этом виде, и постепенно довел до совершенства инструмент (в основных его частях, как тот, который я отправил в Лондон ), с помощью которого я мог различать 4 сопутствующих Юпитера и показал их. разное время двум другим моим знакомым.Я также мог различить луноподобную фазу , Венеру , но не очень отчетливо и без некоторой аккуратности в обращении с инструментом.

Телескоп-рефлектор удался. Когда дело дошло до оптики, Ньютон не только продемонстрировал большое теоретическое понимание, но и продемонстрировал, что может применять свои теоретические знания в практических приложениях. В том же году он был принят в члены Королевского общества. Отправленный им прототип телескопа все еще находится в их архивах.Именно телескоп больше, чем что-либо другое, вывел Исаака Ньютона на общественную сцену науки 17 века — больше, чем его работы по гравитации, законам движения или изобретение математического анализа.

геометрические аберрации

кома

искажение

астигматизм

кривизна поля

аберраций | Физика

Цель обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Опишите оптическую аберрацию.

Реальные линзы ведут себя несколько иначе, чем моделируются с помощью уравнений тонкой линзы, создавая аберраций . Аберрация — это искажение изображения. Существует множество аберраций, связанных с размером линзы, материалом, толщиной и положением объекта. Одним из распространенных типов аберраций является хроматическая аберрация, связанная с цветом. Поскольку показатель преломления линз зависит от цвета или длины волны, изображения создаются в разных местах и ​​с разным увеличением для разных цветов.(Закон отражения не зависит от длины волны, поэтому у зеркал нет этой проблемы. Это еще одно преимущество зеркал в оптических системах, таких как телескопы.)

На рис. 1а показана хроматическая аберрация для одиночной выпуклой линзы и ее частичная коррекция с помощью двухлинзовой системы. Фиолетовые лучи изгибаются больше, чем красные, поскольку они имеют более высокий показатель преломления и поэтому фокусируются ближе к линзе. Рассеивающаяся линза частично исправляет это, хотя обычно это невозможно сделать полностью.Могут использоваться линзы из разных материалов и с разной дисперсией. Например, ахроматический дуплет, состоящий из собирающей линзы из стекла короны и расходящейся линзы из бесцветного стекла в контакте, может значительно уменьшить хроматическую аберрацию (см. Рисунок 1b).

Рис. 1. (a) Хроматическая аберрация вызвана зависимостью показателя преломления линзы от цвета (длины волны). Линза более сильна для фиолетового (V), чем для красного (R), создавая изображения с разным расположением и увеличением.(b) Системы с несколькими линзами могут частично корректировать хроматические аберрации, но для них могут потребоваться линзы из разных материалов и увеличивать стоимость оптических систем, таких как камеры.

Довольно часто в системе визуализации объект находится не по центру. Следовательно, разные части линзы или зеркала не преломляют и не отражают изображение в одной и той же точке. Этот тип аберрации называется комой и показан на рисунке 2. Изображение в этом случае часто выглядит грушевидным. Другой распространенной аберрацией является сферическая аберрация, когда лучи, сходящиеся от внешних краев линзы, сходятся в фокусе ближе к линзе, а лучи ближе к фокусу оси дальше (см. Рисунок 3).Аберрации, вызванные астигматизмом в линзах глаз, обсуждаются в разделе «Коррекция зрения», а диаграмма, используемая для обнаружения астигматизма, показана на рисунке 4. Такие аберрации также могут быть проблемой для изготовленных линз.

Рис. 2. Кома — это аберрация, вызванная смещением объекта по центру, что часто приводит к получению изображения грушевидной формы. Лучи исходят из точек, которые не находятся на оптической оси, и они не сходятся в одной общей точке фокусировки.

Рис. 3. Сферическая аберрация вызвана фокусировкой лучей на разном расстоянии от линзы.

Рисунок 4. На этой диаграмме можно обнаружить астигматизм, неравномерность в фокусе глаза. Проверьте каждый глаз отдельно, посмотрев на центральный крест (без очков, если вы их носите). Если линии на одних осях кажутся темнее или четче, чем на других, у вас астигматизм.

Изображение, создаваемое оптической системой, должно быть достаточно ярким, чтобы его можно было различить. Часто бывает сложно получить достаточно яркое изображение. Яркость определяется количеством света, проходящего через оптическую систему.Оптическими компонентами, определяющими яркость, являются диаметр линзы и диаметр зрачков, диафрагм или диафрагм, расположенных перед линзами. В оптических системах часто есть входные и выходные зрачки для уменьшения аберраций, но они также неизбежно снижают яркость. Следовательно, оптические системы должны обеспечивать баланс между различными используемыми компонентами. Радужная оболочка глаза расширяется и сужается, действуя как входной зрачок. Вы можете видеть предметы более четко, если посмотрите через маленькое отверстие, проделанное рукой в ​​форме кулака.Прищурившись или используя небольшое отверстие в листе бумаги, вы также сделаете объект более резким.

Так как же исправить аберрации? Линзы также могут иметь поверхность особой формы в отличие от простой сферической формы, которую относительно легко изготовить. Дорогие объективы для фотоаппаратов имеют большой диаметр, поэтому они могут собирать больше света и требуют нескольких элементов для коррекции различных аберраций. Кроме того, достижения в области материаловедения привели к созданию линз с диапазоном показателей преломления, которые технически называются линзами с градиентным показателем преломления (GRIN).Очки часто обладают способностью обеспечивать диапазон фокусировки с использованием аналогичных приемов. Линзы GRIN особенно важны на конце оптических волокон в эндоскопах. Усовершенствованные вычислительные методы позволяют вносить ряд исправлений в изображения после того, как изображение было собрано и известны определенные характеристики оптической системы. Некоторые из этих методов представляют собой сложные версии того, что доступно в коммерческих пакетах, таких как Adobe Photoshop.

Сводка раздела

• Аберрации или искажения изображения могут возникать из-за конечной толщины оптических инструментов, несовершенства оптических компонентов и ограничений на способы использования компонентов.
• Средства для исправления аберраций варьируются от лучших компонентов до вычислительных методов.

Концептуальные вопросы

1. Перечислите различные типы аберраций. Что их вызывает и как их можно уменьшить?

Задачи и упражнения

Комплексные концепции. (a) Во время лазерной коррекции зрения на роговицу пациента проецируется короткая вспышка ультрафиолетового света 193 нм. Он образует пятно диаметром 1,00 мм и осаждает 0.500 мДж энергии. Рассчитайте глубину абляции слоя, предполагая, что ткань роговицы имеет те же свойства, что и вода, и изначально имеет температуру 34,0 ° C. Температура ткани повышается до 100ºC и испаряется без дальнейшего повышения температуры.
(b) Означает ли ваш ответ, что форму роговицы можно точно контролировать?

Глоссарий

аберрация: неспособность лучей сходиться в одном фокусе из-за ограничений или дефектов линзы или зеркала

Решения проблем и упражнения

(а) 0.251 мкм; (b) Да, эта толщина означает, что форму роговицы можно очень точно контролировать, обеспечивая нормальное зрение вдаль у более чем 90% пациентов.

Определение аберрации по Merriam-Webster

аб · эр · рация

| \ A-bə-rā-shən

\

1а

: факт или случай отклонения или отклонения, особенно от морального стандарта или нормального состояния

отклонения характера

б

: что-то или что-то, что считается нетипичным и поэтому может быть проигнорировано или сброшено со счетов.

Харкинса считали отклонением от нормы среди американских военачальников… — Нил Шихан У.С. истеблишмент рассматривал это массовое движение почти как отклонение, фактически игнорируя его. — Хелен Калдикотт. Что касается желания Путина опустошить Чечню, западные лидеры в значительной степени отвергают его как отклонение… — Новая Республика

2

: отказ зеркала, преломляющей поверхности или линзы обеспечить точное двухточечное соответствие между объектом и его изображением.

хроматическая аберрация … телескоп страдает серьезной проблемой фокусировки, состоянием, известным как сферическая аберрация, из-за которого точечные изображения звезд окружены нечеткой дымкой.- М. Митчелл Уолдроп

4

: небольшое периодическое изменение видимого положения небесных тел из-за комбинированного эффекта движения света и движения наблюдателя.

Хроматическая аберрация — что это такое и как ее избежать

Хроматическая аберрация — один из тех предметов, о которых слышало большинство фотографов, но лишь небольшая часть их понимает по-настоящему.Иногда это может сильно раздражать, и если вы не знаете, как удалить или минимизировать влияние хроматической аберрации на своих фотографиях, потеря качества может быть огромной. Так что же это за явление и как на самом деле его контролировать?

Из этой статьи вы узнаете все о хроматической аберрации, ее причинах и различных типах хроматической аберрации, которые вы можете наблюдать. Вы также откроете для себя некоторые из лучших приемов, позволяющих избежать этого как в поле, так и на этапе пост-обработки, чтобы на ваши снимки больше не влияла хроматическая аберрация!

Что такое хроматическая аберрация в фотографии?

Хроматическая аберрация.Автор фото: DrBob, Wikimedia Commons.

Хроматическая аберрация — это эффект, который возникает, когда линза не может должным образом преломлять все длины волн цвета в одной и той же точке. Это довольно распространенная проблема в фотографии, которая затрагивает почти все объективы, хотя высококачественные объективы будут иметь меньшую хроматическую аберрацию по сравнению с более низкокачественными.

Теоретически идеальный объектив должен уметь фокусировать все длины волн цветов в одну точку, называемую «кругом наименьшего смешения», где хроматическая аберрация минимальна.В действительности же свет разных цветов попадает в объектив с разной скоростью (и, следовательно, в разное время), вызывая разные типы хроматических аберраций.

Проще говоря, и как вы можете видеть на фотографии ниже (которая представляет собой примерно 100% кадрирование оригинала), хроматическая аберрация состоит из некоторых раздражающих цветовых ореолов, которые появляются там, где их не должно быть. В этом случае их хорошо видно по краю горы.

Хроматическая аберрация по краю горы.Автор фотографии: Леонардо Папера.

Почему возникает хроматическая аберрация?

Как вы, возможно, поняли, прочитав определение, хроматическая аберрация — это проблема оптики, поэтому все зависит от объектива, который вы используете. В общем, качественные и дорогие линзы логически минимизируют хроматическую аберрацию лучше, чем обычные линзы. Однако невозможно найти линзу без хроматической аберрации, поскольку это физиологическая проблема всех линз при воздействии света.

Дисперсия также имеет какое-то отношение к хроматической аберрации: показатель преломления (число, показывающее, насколько быстро свет может проходить через определенный материал) линз различается для разных цветов. Например, световые волны синего цвета могут проходить через линзу быстрее, чем световые волны красного цвета. Эта разница в показателях преломления влияет на фокусировку ваших фотографий, и именно тогда вы получаете некоторые из этих раздражающих цветных ореолов по краям.

Проверьте наличие ярких ореолов по краям объектов на изображениях. Это может быть хроматическая аберрация. Автор фотографии: Леонардо Папера.

Типы хроматической аберрации

К сожалению, как будто одного было недостаточно, существует два различных типа хроматической аберрации; продольная (осевая) хроматическая аберрация и боковая (поперечная) хроматическая аберрация. Мы поговорим о них отдельно, чтобы понять, в чем на самом деле различия.

Продольная (осевая) хроматическая аберрация

Продольная аберрация (LCA), также называемая «боке окаймлением», возникает, когда объектив не может должным образом сфокусировать все цвета различных длин волн в определенной фокальной плоскости.Вы можете легко распознать этот вид хроматической аберрации, так как вы увидите нежелательную цветовую окантовку по всему кадру, даже в центре, особенно в расфокусированных частях изображения.

Продольная аберрация типична для длинных фокусных расстояний и широких объективов с постоянным фокусным расстоянием. Если вы заметили какую-то продольную аберрацию, вы можете легко минимизировать ее, закрыв диафрагму.

Боковая (поперечная) хроматическая аберрация

Боковая (или поперечная) хроматическая аберрация (TCA) возникает, когда световые волны разных длин проецируются в разных положениях вдоль фокальной плоскости.В отличие от продольной хроматической аберрации, TCA не появляется в центре кадра, но увеличивается по краям кадра.

TCA не будет сведен к минимуму, если вы уменьшите диафрагму вашего объектива, поскольку она не зависит от нее. Вы можете распознать этот вид хроматической аберрации по краям с высокой контрастностью, где, возможно, есть резкий переход между яркими и темными областями. Это типично для коротких фокусных расстояний.

Как выглядит хроматическая аберрация?

Хроматическая аберрация известна также как «пурпурная кайма» или, в более общем смысле, «цветная кайма».Как следует из этих названий, это потому, что вы можете легко распознать его как тонкие красочные линии вдоль высококонтрастных краев кадра или в нечетких частях кадра.

Наиболее распространенными цветами хроматической аберрации являются пурпурный (отсюда пурпурная окантовка) или зеленый, но они также могут быть синим, красным, желтым и т. Д.

Как избежать хроматической аберрации

Мы говорили о том, что такое хроматическая аберрация, почему она существует и как она выглядит.На этом этапе вы можете быть очень разочарованы, думая, что только что обнаружили новую «проблему», с которой нужно иметь дело при съемке.

Что ж, позвольте немного подбодрить вас: можно научиться управлять хроматической аберрацией и, возможно, вообще избежать ее! Вы можете использовать несколько техник, которые по крайней мере минимизируют влияние хроматической аберрации на ваши изображения, поэтому давайте посмотрим, что они из себя представляют.

№1. Съемка в формате RAW

Начну с того, что вам следует снимать в формате RAW не только из-за хроматической аберрации, но и по миллиону других причин.Если вы передаете свои изображения через программное обеспечение для пост-обработки после того, как сфотографировали их, вам даже не следует думать о съемке в формате JPEG. Единственный способ получить пригодный для редактирования базовый снимок — это сделать снимок в формате RAW.

При съемке в формате RAW у вас будет больше записанных данных, с которыми вы сможете экспериментировать, используя настройки программного обеспечения для постпроизводства, такого как Adobe Lightroom или Adobe Camera Raw. Немного попрактиковавшись, вы сможете почти полностью удалить хроматические аберрации на своих фотографиях.

№ 2. Избегайте высококонтрастных сцен

Высококонтрастные сцены являются наиболее чувствительными к хроматической аберрации областями, где она более заметна. Конечно, если снимок, который вы имеете в виду, требует от вас работы в высококонтрастных ситуациях, вы ничего не сможете с этим поделать, и вам все равно следует сделать снимок. Однако, если у вас есть возможность выбирать между съемкой с некоторыми высокими контрастами в кадре или без, я предпочитаю второй вариант, поскольку вам не придется в дальнейшем иметь дело с признаками хроматической аберрации.

№ 3. Фокусное расстояние

Обычно зум-объективы больше всего подвержены хроматической аберрации при минимальном и максимальном фокусном расстоянии. Допустим, у вас есть объектив 24–70 мм — и на 24 мм, и на 70 мм ваш объектив будет демонстрировать больше хроматических аберраций.

Чтобы справиться с этим, у вас есть два варианта: первый — использовать объектив с постоянным фокусным расстоянием, который намного лучше справляется с хроматической аберрацией, а второй — не использовать минимальное / максимальное фокусное расстояние вашего зум-объектива и просто используйте промежуточные.Вы можете немного кадрировать или сделать панораму, чтобы воспроизвести минимальное / максимальное фокусное расстояние объектива, если хотите.

№4. Диафрагма

Игра с вашей диафрагмой будет особенно полезна для минимизации эффекта продольной хроматической аберрации. Как? Что ж, легко: сделав остановку хотя бы на один или два шага (или больше) от самой широкой диафрагмы вашего объектива.

Использование маленькой диафрагмы также может означать, что вам нужно уменьшить выдержку или повысить ISO, но это поможет вам уменьшить хроматическую аберрацию в долгосрочной перспективе.

№ 5. Должность субъекта

Итак, мы говорили о том, как минимизировать продольную хроматическую аберрацию, закрыв диафрагму объектива. А как насчет поперечной хроматической аберрации? Что ж, есть простой способ избежать этого! Если вы раньше обратили внимание, я писал, что TCA не будет отображаться в середине кадра, но будет виден только по краям изображения. Таким образом, если вы поместите объект в центр кадра, на него не повлияет хроматическая аберрация.

Как насчет того, чтобы разместить объект в нижней или верхней трети кадра или близко к краям? Что ж, вы можете поместить его в центр во время съемки, а затем обрезать изображение, чтобы получить желаемую композицию!

Как исправить хроматические аберрации в Lightroom

Мы говорили о том, как избежать хроматических аберраций при съемке на поле, но что делать, если вы не смогли их уменьшить по какой-то причине, и у вас все еще есть раздражающая цветная окантовка? Не волнуйтесь, Adobe Lightroom позаботится об этом!

Есть два варианта, которые помогут вам удалить хроматические аберрации в Lightroom: первый — заставить программу творить чудеса и выполнить автоматическую коррекцию, а второй — поработать над этим самостоятельно с ручной коррекцией.

Автоматическая коррекция

Автоматическая коррекция хроматической аберрации в Lightroom. Автор фотографии: Леонардо Папера.

Начнем с самого простого. Чтобы найти автоматическую коррекцию CA в Lightroom, убедитесь, что вы находитесь в разделе «Разработка» программы.

Затем прокрутите до окна «Коррекция линзы», как показано на рисунке выше.

На этом этапе все, что вам нужно сделать, это поставить галочку в поле «Удалить хроматическую аберрацию» и позволить программе сделать все за вас.

Честно говоря, Lightroom отлично справляется с хроматическими аберрациями. Вы увидите, что в 99% случаев вам даже не нужно знать, как исправить их вручную.

Проверьте до и после: снимок выше здесь без галочки «Удалить CA». Как видите, на картинке отчетливо видна некоторая окантовка. Между тем на фото ниже видимых хроматических аберраций нет. Волшебный, правда?

Нет хроматической аберрации. Автор фотографии: Леонардо Папера.

Ручная коррекция

Итак, давайте повторим процесс, как на фотографии выше, но вместо того, чтобы воспользоваться магией Lightroom, мы попытаемся самостоятельно устранить хроматические аберрации. Почему? Ну, потому что иногда автоматическое исправление программного обеспечения не может полностью решить проблему, поэтому полезно знать, как справиться с этим самостоятельно, если вы застряли в CA.

Перейти в ручной режим. Автор фотографии: Леонардо Папера.

Снова начните с раздела «Разработка» Lightroom.Затем откройте окно «Коррекция объектива», как вы это делали для автокоррекции, но вместо того, чтобы оставаться в поле «Профиль», переключитесь в меню «Вручную». У вас должны быть такие же настройки, как на фото выше.

Теперь у вас есть два варианта продвижения вперед: первый — использовать «Селектор цвета бахромы» — это глазок, который вы видите справа в верхнем левом углу окна «Бахрома». Вы можете выбрать затронутые области, и Lightroom попытается удалить CA из этих конкретных областей, изменив некоторые параметры.

Второй вариант — поиграться с этими параметрами самостоятельно, что я и сделал в этом случае, поскольку глазные капли работали некорректно.

Как вы можете видеть на фотографии ниже, я немного поиграл с ползунком Defringe Green и Green Hue, чтобы найти нужную точку, в которой все хроматические аберрации будут удалены.

Вам придется попрактиковаться, если вы хотите удалить хроматическую аберрацию вручную, но результаты могут быть просто потрясающими! Я всегда рекомендую вам сначала попробовать автокоррекцию, так как это может реально сэкономить время!

Удаление хроматической аберрации вручную.Автор фотографии: Леонардо Папера.

Как проверить линзы на хроматическую аберрацию

Чтобы проверить, насколько хорошо (или плохо) ваши линзы справляются с хроматической аберрацией, просто погуглите «Таблица испытаний хроматической аберрации» и загрузите одну из бесплатных моделей. Затем откройте его в полноэкранном режиме (и с максимальной яркостью) на своем ПК. Вы также можете распечатать его и сделать несколько снимков объективом, который хотите проверить.

Вы сможете легко увидеть, насколько на этот объектив влияет хроматическая аберрация, если откроете снимок, сделанный в Lightroom, и немного увеличите масштаб точек.

Да, это так просто!

Удаление хроматических аберраций может сделать фотографию более эстетичной. Автор фотографии: Леонардо Папера.

На этом этапе вы должны знать намного больше о хроматической аберрации, от того, что это такое, до того, как ее избежать, как в полевых условиях, так и после обработки. Хроматическая аберрация может быть неприятной проблемой, но если вы видите, что она влияет на некоторые из ваших изображений, не паникуйте! Их довольно легко контролировать в поле и еще проще удалить с помощью Lightroom.

Информация об авторе: Леонардо Папера — пейзажный фотограф из Италии. Вы можете найти больше его работ на его веб-сайте или подписавшись на него в Instagram.

Есть ли у вас какие-нибудь советы или рекомендации по предотвращению или устранению хроматической аберрации? Вы проверяли свои линзы на хроматическую аберрацию? Как все вышло? Оставьте комментарий ниже!

.