Описывая ранее устройство объектива фотоаппарата, я сделал упор на объективы с переменным фокусным расстоянием или вариообъективы (у нас их еще называли трансфокаторы).
Но есть оптические характеристики объективов, свойственные всем объективам. Их знать также неплохо для того, чтобы грамотно определять влияние на качество изображения конкретного объектива.
Для начала разберемся, почему объективы столь сложно устроены: объективы состоят из 6-ти, 8-ми и даже 14-ти линз!
Дело в том, что законы геометрической оптики, которые изучались на уроках физики в школе, верны для идеальной тонкой линзы. При этом учитываются , в основном, лучи проходящие вблизи главной оптической оси. В реальных линзах направление лучей света при прохождении через линзу несколько отличается от идеального, эти отличия особенно существенны для лучей проходящих на некотором расстоянии от оптической оси. В результате таких отклонений возникают искажения изображения, получаемого линзой, которые носят название аберраций.
Аберрации фотографического объектива.
Аберрации фотографического объектива — искажения изображения, получаемого с помощью объектива, при том, что объектив тщательно изготовлен и правильно рассчитан. То есть эти искажения вызваны объективными физическими причинами.
Аберрации бывают нескольких видов: геометрические, хроматические и дифракционные.
Геометрические аберрации обычно возникают при прохождении через линзу лучей света на некотором расстоянии от главной оптической оси. А в построении реального изображения участвуют лучи не только близкие к оптической оси, но и удаленные.
К числу геометрических аберраций относятся следующие: дисторсии, астигматизм, кома, кривизна поля изображения.
Хроматическая аберрация связана с тем, что через линзу проходят лучи разной длины волны (разного цвета). Строго говоря, лучи каждой длины волны имеют свой фокус, и для разных длин волн эти фокусы не совпадают.
Дифракционные аберрации возникают вследствие рассеяния света диафрагмой и оправой объектива.
Как бы правильно не были рассчитаны и изготовлены объективы идеально исключить все аберрации невозможно, имеются физические ограничения. В хороших объективах аберрации доведены до минимально возможных величин, которые практически не оказывают влияния на качество оптического изображения.
Геометрические аберрации фотообъектива.
Рассмотрим сначала понятие дисторсии.
Дисторсии.
Дисторсиями называют искажения изображения, получаемого с помощью объектива, которые выражаются в искажении прямых линий, отображаемых как кривые — выпуклые или вогнутые.
Дисторсии бывают подушкообразные или бочкообразные, см. рис.1.
Рис.1.
Причиной возникновения таких дисторсий является неодинаковое линейное увеличение для частей объекта, находящихся на разных расстояниях от оптической оси. Характер дисторсии зависит от положения диафрагмы в объективе.
В сущности дисторсии являются результатом того, что сферическая по форме линза, имеющая центральную симметрию, строит изображение на сферической поверхности, а мы его проектируем на плоскость.
Подушкообразная дисторсия возникает, когда диафрагма находится позади линзы. При этом объект в виде квадрата, через центр которого проходит оптическая ось, изображается в виде подушки (с вогнутыми дугами вместо прямых сторон).
Если диафрагма находится впереди линзы, возникает бочкообразная дисторсия, при которой квадрат, через центр которого проходит оптическая ось приобретает вид бочки (с выпуклыми боками). См. рис. 2.
Рис.2.
Дисторсии возможно устранить только у объективов, состоящих как минимум из двух линз, а обычно из большего их количества. Диафрагма в таких объективах располагается между линзами.
Рис. 3.
Изображение, полученное объективом, обладающим бочкообразной дисторсией (обычно широкоугольные или сверхширокоугольные объективы, типа “Рыбий глаз”).
Астигматизм.
Астигматизм — это аберрация вызванная тем, что для лучей света, падающих на линзу наклонно и расположенных на взаимноперпендикулярных плоскостях имеется не один фокус, а два, т. е. лучи, расположенные на одной плоскости собираются в одном фокусе, а на другой — в другом.
Расстояние между этими фокусами называют астигматической разницей. Оно характеризует величину астигматизма. См. рис.4:
Рис. 4.
В результате этого для точек, лежащих на некотором расстоянии от оптической оси, невозможно получить изображение в виде точек же. При астигматизме вертикальные и горизонтальные линии изображаются с разной резкостью. Фотографический объектив, у которого астигматизм устранен называется анастигматом.
Кома.
Кома — это аберрация, при которой светящаяся точка изображается в виде запятой с яркой точкой, за которой тянется широкий и менее яркий хвост. Такие изображения возникают для точек объекта, находящихся на некотором расстоянии от главной оптической оси линзы, когда пучок света падает на линзу наклонно.
Рис.5.
Кома зависит от ширины пучка света, проходящего линзу, и величины угла, образованного главным лучом пучка с ее оптической осью, в связи с чем наибольшие искажения вносятся по краям поля изображения. В фотографических объективах предпринимаются специальные меры для устранения комы.
В следующей статье рассматриваются другие аберрации объективов.
А вот как об аберрациях говорится в следующем видеоролике:
Поделиться в соц. сетях
[…] объективов, и не только вариообъективов, их недостатки рассмотрим […]
[…] предыдущей статье я начал рассматривать недостатки линз и оптических […]