Thông thường ta xét chùm tia ló ra khỏi một điểm của vật nằm trên trục quang học. Tuy nhiên, quang sai cầu cũng xảy ra đối với các chùm tia khác ló ra từ các điểm của vật thể ở xa trục quang học, nhưng trong những trường hợp đó, quang sai được coi là một phần tích hợp của quang sai của toàn bộ chùm tia nghiêng. Hơn nữa, mặc dù quang sai này được gọi là hình cầu, nó là đặc trưng không chỉ cho các bề mặt hình cầu.

Kết quả của hiện tượng quang sai cầu, một chùm tia hình trụ, sau khi bị thấu kính khúc xạ (trong không gian ảnh), có dạng không phải hình nón mà có dạng hình phễu, mặt ngoài của nó, gần nút cổ chai. , được gọi là bề mặt ăn da. Trong trường hợp này, hình ảnh của một điểm có dạng đĩa với sự phân bố độ chiếu sáng không đồng đều và hình dạng của đường cong tụ quang giúp ta có thể đánh giá bản chất của sự phân bố độ chiếu sáng. Trong trường hợp tổng quát, hình tán xạ, trong sự có mặt của quang sai cầu, là một hệ thống các đường tròn đồng tâm với bán kính tỷ lệ với lũy thừa bậc ba của tọa độ tại cửa vào (hoặc lối ra) đồng tử.

Giá trị thiết kế

Khoảng cách δs " dọc theo trục quang học giữa điểm biến mất của tia 0 và tia cực viễn được gọi là quang sai hình cầu dọc.

Đường kính δ" vòng tròn tán xạ (đĩa) được xác định theo công thức

• 2h 1 - đường kính lỗ hệ thống;
• một"- khoảng cách từ hệ thống đến điểm ảnh;
• δs "- quang sai dọc.

Đối với các đối tượng nằm ở vô cực

Bằng cách kết hợp các thấu kính đơn giản như vậy, quang sai cầu có thể được sửa chữa đáng kể.

Giảm kích thước và sửa chữa

Trong một số trường hợp, một lượng nhỏ quang sai cầu bậc ba có thể được sửa chữa bằng cách làm mờ ống kính một chút. Trong trường hợp này, mặt phẳng hình ảnh chuyển sang cái gọi là "mặt phẳng của cài đặt tốt nhất", theo quy luật, nằm ở giữa, giữa giao điểm của tia dọc trục và tia cực viễn, và không trùng với giao điểm hẹp nhất của tất cả các tia của chùm tia rộng (đĩa ít tán xạ nhất). Sự khác biệt này được giải thích là do sự phân bố năng lượng ánh sáng trong đĩa tán xạ ít nhất, tạo thành cực đại chiếu sáng không chỉ ở trung tâm mà còn ở rìa. Đó là, chúng ta có thể nói rằng "đĩa" là một vòng sáng với một chấm ở giữa. Do đó, độ phân giải của hệ thống quang học, trong mặt phẳng trùng với đĩa ít tán xạ nhất, sẽ thấp hơn, mặc dù lượng quang sai cầu ngang nhỏ hơn. Mức độ phù hợp của phương pháp này phụ thuộc vào độ lớn của quang sai cầu và bản chất của sự phân bố chiếu sáng trong đĩa tán xạ.

Nói một cách chính xác, quang sai hình cầu chỉ có thể được sửa chữa hoàn toàn đối với một số cặp vùng hẹp, và hơn nữa, chỉ đối với hai điểm liên hợp nhất định. Tuy nhiên, trên thực tế, việc hiệu chỉnh có thể khá khả quan ngay cả đối với các hệ thống hai ống kính.

Thông thường quang sai hình cầu được loại bỏ đối với một giá trị chiều cao h 0 tương ứng với các cạnh của đồng tử của hệ thống. Trong trường hợp này, giá trị cao nhất của quang sai hình cầu còn lại được mong đợi ở độ cao h e được xác định bằng một công thức đơn giản

Quang sai cầu dư dẫn đến thực tế là ảnh của một điểm sẽ không bao giờ trở thành một điểm. Nó sẽ vẫn là một đĩa, mặc dù nhỏ hơn nhiều so với trường hợp quang sai hình cầu không được điều chỉnh.

Để giảm quang sai cầu còn lại, người ta thường sử dụng một "chỉnh sửa lại" được tính toán ở rìa của đồng tử của hệ thống, làm cho quang sai hình cầu của vùng cạnh có giá trị dương ( δs "> 0). Trong trường hợp này, các tia đi qua đồng tử ở độ cao h e, đi qua thậm chí gần hơn tiêu điểm, và các tia cạnh, mặc dù hội tụ sau tiêu điểm, không vượt ra ngoài ranh giới của đĩa tán xạ. Do đó, kích thước của đĩa tán xạ giảm và độ sáng của nó tăng lên. Tức là cả độ chi tiết và độ tương phản của hình ảnh đều được cải thiện. Tuy nhiên, do bản chất của sự phân bố ánh sáng trong đĩa tán xạ, các thấu kính có quang sai cầu "được hiệu chỉnh lại" thường có hiện tượng nhòe ngoài tiêu điểm "nhân đôi".

Trong một số trường hợp, cho phép "sửa lại" đáng kể. Vì vậy, ví dụ, "Mặt phẳng" đầu tiên của Carl Zeiss Jena có giá trị dương của quang sai hình cầu ( δs "> 0), cho cả vùng biên và vùng giữa của đồng tử. Giải pháp này phần nào làm giảm độ tương phản ở khẩu độ đầy đủ, nhưng làm tăng đáng kể độ phân giải ở khẩu độ nhỏ.

Ghi chú

Văn chương

• Begunov B. N. Quang học hình học, Đại học Tổng hợp Moscow, 1966.
• Volosov D.S., Quang học nhiếp ảnh. M., "Nghệ thuật", 1971.
• Zakaznov N. P. và cộng sự, Lý thuyết hệ thống quang học, M., "Engineering", 1992.
• Landsberg G.S. Quang học. M., FIZMATLIT, 2003.
• Churilovsky V. N. Lý thuyết về các thiết bị quang học, L., "Engineering", 1966.
• Smith, Warren J. Kỹ thuật quang học hiện đại, McGraw-Hill, 2000.

Quỹ Wikimedia. Năm 2010.

Bách khoa toàn thư vật lý

Một trong những loại quang sai của hệ thống quang học (Xem Quang sai của hệ thống quang học); biểu hiện ở sự không phù hợp của Tiêu điểm đối với các tia sáng đi qua một hệ thống quang học không đối xứng trục (thấu kính (Xem thấu kính), Vật kính) ở các khoảng cách khác nhau từ ... Bách khoa toàn thư Liên Xô vĩ đại

Sự biến dạng hình ảnh trong hệ thống quang học do thực tế là các tia sáng từ một nguồn điểm nằm trên trục quang học không được thu thập tại một điểm với các tia đã đi qua các bộ phận của hệ thống ở xa trục. * * * THỂ THAO…… từ điển bách khoa

cầu sai- sferinė aberacija statusas T s viêm fizika atitikmenys: angl. quang sai hình cầu vok. spärische Aberration, f rus. quang sai hình cầu, fpranc. aberration de sphéricité, f; quang sai sphérique, f… ga cuối Fizikosų žodynas

CẦU SAI- Xem quang sai, hình cầu ... Từ điển Giải thích Tâm lý học

cầu sai- do các tiêu điểm của tia sáng truyền qua các khoảng cách khác nhau từ quang trục của hệ không phù hợp, dẫn đến ảnh của một điểm có dạng hình tròn có độ chiếu sáng khác nhau. Xem thêm: quang sai sắc sai ... Từ điển bách khoa về luyện kim

Một trong những sai lệch của hệ thống quang học, do sự không khớp của các tiêu điểm đối với các tia sáng đi qua hệ thống quang học không đối xứng trục. hệ thống (thấu kính, vật kính) ở những khoảng cách khác nhau so với trục quang học của hệ thống này. Có vẻ như hình ảnh ... ... Từ điển bách khoa bách khoa lớn

Sự biến dạng hình ảnh trong quang học hệ thống do thực tế là các tia sáng từ một nguồn điểm nằm trên quang. trục không được thu thập tại một điểm với các tia đã đi qua các bộ phận của hệ thống ở xa trục ... Khoa học Tự nhiên. từ điển bách khoa

→ Quang sai trong thiên văn học

Từ quang sai biểu thị một tập hợp các hiệu ứng quang học liên quan đến sự biến dạng của một đối tượng trong quá trình quan sát. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ nói về một số loại quang sai phù hợp nhất cho các quan sát thiên văn.

quang sai của ánh sáng trong thiên văn học, đó là sự dịch chuyển biểu kiến ​​của một thiên thể do tốc độ hữu hạn của ánh sáng kết hợp với chuyển động của vật thể quan sát và người quan sát. Tác động của quang sai dẫn đến thực tế là hướng biểu kiến ​​của đối tượng không trùng với hướng hình học của nó tại cùng một thời điểm.

Hệ quả là do chuyển động của Trái đất quanh Mặt trời và thời gian ánh sáng truyền đi, người quan sát nhìn thấy ngôi sao ở một nơi khác với vị trí của nó. Nếu Trái đất đứng yên, hoặc nếu ánh sáng truyền ngay lập tức, thì sẽ không có quang sai ánh sáng. Vì vậy, khi xác định vị trí của một ngôi sao trên bầu trời bằng kính thiên văn, chúng ta không được đếm góc nghiêng của ngôi sao mà phải tăng nhẹ theo hướng chuyển động của Trái đất.

Hiệu ứng quang sai không lớn. Giá trị lớn nhất của nó đạt được trong điều kiện trái đất chuyển động vuông góc với phương của chùm tia. Đồng thời, độ lệch vị trí của ngôi sao chỉ là 20,4 giây, vì trái đất di chuyển chỉ 30 km trong thời gian 1 giây, và một tia sáng - 300.000 km.

Ngoài ra còn có một số loại quang sai hình học. Cầu sai- quang sai của thấu kính hoặc thấu kính, bao gồm thực tế là chùm ánh sáng đơn sắc rộng phát ra từ một điểm nằm trên trục quang học chính của thấu kính, khi đi qua thấu kính, không phải giao nhau tại một mà tại nhiều điểm. nằm trên trục quang học ở các khoảng cách khác nhau so với ống kính, dẫn đến hình ảnh không sắc nét. Kết quả là, một vật thể điểm như một ngôi sao có thể được xem như một quả bóng nhỏ, lấy kích thước của quả bóng này bằng kích thước của ngôi sao.

Độ cong của trường hình ảnh- Quang sai, là kết quả của việc ảnh của một vật phẳng, vuông góc với trục quang học của thấu kính, nằm trên một bề mặt lõm hoặc lồi của thấu kính. Quang sai này gây ra độ sắc nét không đồng đều trên toàn trường hình ảnh. Do đó, khi trọng tâm của hình ảnh được lấy nét mạnh, các cạnh của hình ảnh sẽ nằm lệch và hình ảnh sẽ bị mờ. Nếu cài đặt độ sắc nét được thực hiện dọc theo các cạnh của hình ảnh, thì phần trung tâm của hình ảnh sẽ không bị mờ. Loại quang sai này không cần thiết cho thiên văn học.

Và đây là một số loại quang sai khác:

Quang sai nhiễu xạ xảy ra do sự nhiễu xạ ánh sáng bởi khẩu độ và ống kính chụp ảnh. Quang sai nhiễu xạ giới hạn độ phân giải của ống kính chụp ảnh. Do hiện tượng quang sai này, khoảng cách góc tối thiểu giữa các điểm được thấu kính cho phép bị giới hạn bởi giá trị lambda / D radian, trong đó lambda là bước sóng của ánh sáng được sử dụng (phạm vi quang học thường bao gồm sóng điện từ có chiều dài 400 nm để 700 nm), D là đường kính của thấu kính. Nhìn vào công thức này, chúng ta sẽ thấy rõ tầm quan trọng của đường kính ống kính. Thông số này là chìa khóa cho các kính thiên văn lớn nhất và đắt tiền nhất. Rõ ràng là một kính thiên văn có khả năng nhìn bằng tia X có lợi hơn so với một kính thiên văn quang học thông thường. Thực tế là bước sóng của tia X nhỏ hơn 100 lần so với bước sóng của ánh sáng trong quang phổ. Do đó, đối với kính thiên văn như vậy, khoảng cách góc tối thiểu có thể phân biệt được nhỏ hơn 100 lần so với kính thiên văn quang học thông thường có cùng đường kính vật kính.

Việc nghiên cứu quang sai đã giúp cải thiện đáng kể các dụng cụ thiên văn. Trong các kính thiên văn hiện đại, ảnh hưởng của quang sai được giảm thiểu, nhưng quang sai hạn chế khả năng của các dụng cụ quang học.

© 2013 trang web

Quang sai ống kính chụp ảnh là điều cuối cùng mà một nhiếp ảnh gia mới bắt đầu nên nghĩ đến. Chúng hoàn toàn không ảnh hưởng đến giá trị nghệ thuật cho bức ảnh của bạn, và ảnh hưởng của chúng không đáng kể đến chất lượng kỹ thuật của bức ảnh. Tuy nhiên, nếu bạn không biết phải làm gì với thời gian của mình, đọc bài viết này sẽ giúp bạn hiểu được nhiều loại quang sai khác nhau và cách đối phó với chúng, tất nhiên, điều này là vô giá đối với một bức ảnh thực sự uyên bác.

Quang sai của hệ thống quang học (trong trường hợp của chúng ta là ống kính chụp ảnh) là sự không hoàn hảo của hình ảnh, gây ra bởi sự sai lệch của các tia sáng khỏi đường đi của chúng trong một hệ thống quang học lý tưởng (tuyệt đối).

Ánh sáng từ bất kỳ nguồn điểm nào, đi qua thấu kính lý tưởng, sẽ tạo thành một điểm vô cực trên mặt phẳng của ma trận hoặc phim. Trong thực tế, điều này, tất nhiên, không xảy ra, và điểm biến thành cái gọi là. điểm lạc, nhưng các kỹ sư quang học phát triển ống kính cố gắng đến gần điểm lý tưởng nhất có thể.

Có những quang sai đơn sắc vốn có ở các tia sáng có bước sóng bất kỳ và quang sai sắc độ, tùy thuộc vào bước sóng, tức là từ màu sắc.

Quang sai hoặc hôn mê xảy ra khi tia sáng đi qua thấu kính ở một góc với trục quang học. Kết quả là, hình ảnh của các nguồn sáng điểm ở các cạnh của khung hình có dạng giọt không đối xứng giống như giọt nước (hoặc, trong trường hợp nghiêm trọng, giống như sao chổi).

Quang sai truyện tranh.

Có thể nhận thấy hiện tượng hôn mê ở các cạnh của khung hình khi chụp với khẩu độ mở rộng. Bởi vì khẩu độ làm giảm lượng ánh sáng đi qua rìa của ống kính, nó thường cũng loại bỏ quang sai hôn mê.

Về mặt cấu trúc, hôn mê được chiến đấu theo cách giống như với quang sai hình cầu.

Loạn thị

Loạn thị biểu hiện ở chỗ đối với chùm ánh sáng nghiêng (không song song với trục quang của thấu kính), các tia nằm trong mặt phẳng kinh tuyến, tức là. mặt phẳng mà trục quang thuộc hội tụ khác với các tia nằm trong mặt phẳng sagittal, vuông góc với mặt phẳng kinh tuyến. Điều này cuối cùng dẫn đến sự kéo dài không đối xứng của điểm mờ. Loạn thị có thể nhận thấy ở các cạnh của hình ảnh, nhưng không phải ở trung tâm của nó.

Loạn thị rất khó hiểu, vì vậy tôi sẽ cố gắng minh họa nó bằng một ví dụ đơn giản. Nếu chúng ta tưởng tượng rằng hình ảnh của bức thư NHƯNG nằm ở trên cùng của khung, khi đó với độ loạn thị của thấu kính, nó sẽ trông như thế này:

tiêu điểm kinh tuyến.	tiêu điểm sagittal.
Khi cố gắng đạt được một thỏa hiệp, chúng ta kết thúc với một hình ảnh không thể thay đổi được trên toàn cầu.	Hình ảnh gốc không loạn thị.

Để hiệu chỉnh sự khác biệt về mặt kinh giữa các tiêu điểm kinh tuyến và sagittal, cần có ít nhất ba yếu tố (thường là hai phần lồi và một phần lõm).

Loạn thị rõ ràng trong ống kính hiện đại thường biểu thị sự không song song của một hoặc nhiều yếu tố, đó là một khiếm khuyết rõ ràng.

Bởi độ cong của trường hình ảnh có nghĩa là một hiện tượng đặc trưng của rất nhiều ống kính, trong đó hình ảnh sắc nét bằng phẳng Vật thể được thấu kính hội tụ không phải trên một mặt phẳng, mà trên một mặt cong nhất định. Ví dụ, nhiều ống kính góc rộng có độ cong rõ rệt của trường ảnh, do đó các cạnh của khung được lấy nét, như nó vốn có, gần với người quan sát hơn là trung tâm. Đối với ống kính tele, độ cong của trường ảnh thường được thể hiện yếu, và đối với ống kính macro, độ cong này được điều chỉnh gần như hoàn toàn - mặt phẳng lấy nét lý tưởng trở nên thực sự bằng phẳng.

Độ cong của trường được coi là quang sai, vì khi chụp ảnh một vật thể phẳng (bàn thử nghiệm hoặc bức tường gạch) với tiêu điểm ở giữa khung hình, các cạnh của nó chắc chắn sẽ bị mất nét, có thể bị nhầm lẫn với ống kính mờ. Nhưng trong đời sống nhiếp ảnh thực tế, chúng ta hiếm khi bắt gặp các vật thể phẳng - thế giới xung quanh chúng ta là ba chiều - và do đó tôi có xu hướng coi độ cong trường vốn có trong ống kính góc rộng nhiều hơn là ưu điểm hơn là nhược điểm của chúng. Độ cong của trường ảnh là yếu tố cho phép cả tiền cảnh và hậu cảnh cùng sắc nét như nhau. Hãy tự đánh giá: trung tâm của hầu hết các bố cục góc rộng là ở phía xa, trong khi ở gần các góc của khung hình cũng như ở phía dưới, là các đối tượng tiền cảnh. Độ cong của trường làm cho cả hai đều sắc nét, giúp chúng tôi không phải khép khẩu quá nhiều.

Độ cong của trường làm cho nó có thể, khi tập trung vào các cây ở xa, cũng có thể nhận được các khối đá cẩm thạch sắc nhọn ở phía dưới bên trái.
Một vài vệt mờ trên bầu trời và trên những bụi cây xa bên phải không khiến tôi bận tâm nhiều trong cảnh này.

Tuy nhiên, cần nhớ rằng đối với các ống kính có độ cong rõ rệt của trường ảnh, phương pháp lấy nét tự động không phù hợp, trong đó trước tiên bạn lấy nét vào đối tượng gần bạn nhất bằng cách sử dụng cảm biến lấy nét trung tâm, sau đó bố cục lại khung hình (xem " Cách sử dụng lấy nét tự động "). Vì đối tượng sau đó sẽ di chuyển từ trung tâm của khung hình ra ngoại vi, bạn có nguy cơ bị lấy nét phía trước do độ cong của trường. Để lấy nét hoàn hảo, bạn sẽ phải điều chỉnh thích hợp.

méo mó

Biến dạng là hiện tượng quang sai trong đó ống kính từ chối khắc họa các đường thẳng là thẳng. Về mặt hình học, điều này có nghĩa là sự vi phạm sự giống nhau giữa vật thể và hình ảnh của nó do sự thay đổi về độ tăng tuyến tính trong trường nhìn của thấu kính.

Có hai loại biến dạng phổ biến nhất: pincushion và thùng.

Tại thùng méođộ phóng đại tuyến tính giảm khi bạn di chuyển ra khỏi trục quang học của thấu kính, làm cho các đường thẳng ở các cạnh của khung hình cong ra ngoài và ảnh có vẻ lồi.

Tại sự biến dạng pincushionđộ phóng đại tuyến tính, ngược lại, tăng theo khoảng cách từ trục quang học. Đường thẳng cong vào trong và hình ảnh xuất hiện vết lõm.

Ngoài ra, sự biến dạng phức tạp xảy ra, khi mức tăng tuyến tính giảm đầu tiên khi bạn di chuyển ra khỏi trục quang học, nhưng gần các góc của khung hình, nó bắt đầu tăng trở lại. Trong trường hợp này, các đường thẳng có dạng một bộ ria mép.

Sự biến dạng rõ ràng nhất ở các ống kính zoom, đặc biệt là với độ phóng đại cao, nhưng cũng dễ nhận thấy ở các ống kính có tiêu cự cố định. Các ống kính góc rộng có xu hướng bị méo hình thùng (một ví dụ điển hình của trường hợp này là ống kính mắt cá hoặc mắt cá), trong khi ống kính tele có nhiều khả năng bị méo hình pincushion hơn. Các ống kính bình thường có xu hướng ít bị ảnh hưởng bởi sự biến dạng nhất, nhưng chỉ có các ống kính macro tốt mới khắc phục được hoàn toàn.

Các ống kính zoom thường biểu hiện sự biến dạng thùng ở đầu rộng và biến dạng pincushion ở đầu tele ở dải tiêu cự trung bình gần như không có biến dạng.

Mức độ biến dạng cũng có thể thay đổi theo khoảng cách lấy nét: với nhiều ống kính, hiện tượng méo hình rõ ràng khi lấy nét vào chủ thể gần đó, nhưng hầu như không thấy khi lấy nét ở vô cực.

Trong thế kỉ 21 méo không phải là một vấn đề lớn. Hầu hết tất cả các bộ chuyển đổi RAW và nhiều trình chỉnh sửa đồ họa đều cho phép bạn sửa biến dạng khi xử lý ảnh và nhiều máy ảnh hiện đại tự làm điều này tại thời điểm chụp. Phần mềm chỉnh sửa sự biến dạng với cấu hình thích hợp cho kết quả tuyệt vời và Gần không ảnh hưởng đến độ sắc nét của hình ảnh.

Tôi cũng muốn lưu ý rằng trong thực tế, việc chỉnh sửa méo không được yêu cầu thường xuyên, bởi vì biến dạng chỉ có thể nhìn thấy bằng mắt thường khi rõ ràng là có các đường thẳng dọc theo các cạnh của khung hình (đường chân trời, tường nhà, cột). Trong những cảnh không có các yếu tố chính trực hoàn toàn ở ngoại vi, như một quy luật, sự biến dạng hoàn toàn không gây hại cho mắt.

Quang sai màu

Sắc độ hoặc quang sai màu là do sự phân tán của ánh sáng. Không có gì bí mật khi chiết suất của môi trường quang học phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng. Đối với sóng ngắn, mức độ khúc xạ cao hơn so với sóng dài, tức là Tia màu lam bị khúc xạ bởi thấu kính của vật kính nhiều hơn tia màu đỏ. Kết quả là, hình ảnh của một vật thể được tạo thành bởi các tia có màu sắc khác nhau có thể không trùng với nhau, dẫn đến sự xuất hiện của các hiện vật màu, được gọi là quang sai màu.

Trong nhiếp ảnh đen trắng, quang sai màu không đáng chú ý như trong ảnh màu, tuy nhiên, chúng làm giảm đáng kể độ sắc nét của ngay cả ảnh đen trắng.

Có hai loại sắc sai chính: sắc sai vị trí (sắc sai dọc) và sắc sai phóng đại (sai lệch độ phóng đại sắc độ). Đổi lại, mỗi sắc sai có thể là chính hoặc phụ. Ngoài ra, quang sai màu bao gồm sự khác biệt về màu sắc trong quang sai hình học, tức là mức độ nghiêm trọng khác nhau của quang sai đơn sắc đối với các sóng có độ dài khác nhau.

Vị trí màu sắc

Sắc sai vị trí, hay sắc sai dọc, xảy ra khi các tia sáng có bước sóng khác nhau được hội tụ trong các mặt phẳng khác nhau. Nói cách khác, các tia màu lam được hội tụ gần mặt phẳng chính phía sau của thấu kính hơn và các tia màu đỏ được hội tụ xa hơn các tia màu xanh lục, tức là màu xanh lam ở tiêu điểm trước và màu đỏ ở tiêu điểm sau.

Sắc độ vị trí.

May mắn thay cho chúng ta, hiện tượng màu sắc của tình huống đã được học cách sửa chữa vào thế kỷ 18. bằng cách ghép thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì làm bằng kính có chiết suất khác nhau. Do đó, quang sai màu dọc của thấu kính đá lửa (tập thể) được bù bằng quang sai của thấu kính vương miện (khuếch tán) và các tia sáng có bước sóng khác nhau có thể được hội tụ tại một điểm.

Hiệu chỉnh sắc độ vị trí.

Các thấu kính trong đó vị trí sắc độ được điều chỉnh được gọi là thấu kính không sắc. Hầu hết tất cả các ống kính hiện đại đều là achromat, vì vậy bạn có thể yên tâm quên đi độ sắc của vị trí ngày nay.

Độ phóng đại sắc độ

Hiện tượng nhiễm sắc độ phóng đại xảy ra do độ phóng đại tuyến tính của thấu kính khác nhau đối với các màu khác nhau. Kết quả là, hình ảnh được tạo thành bởi các chùm tia có bước sóng khác nhau có kích thước hơi khác nhau. Vì hình ảnh có màu sắc khác nhau được căn giữa dọc theo trục quang học của thấu kính, nên độ phóng đại không có ở trung tâm của khung, nhưng tăng về phía các cạnh của nó.

Sắc độ thu phóng xuất hiện ở ngoại vi của hình ảnh dưới dạng viền màu xung quanh các vật thể có các cạnh tương phản rõ nét, chẳng hạn như cành cây tối trên bầu trời sáng. Ở những khu vực vắng mặt những vật thể như vậy, viền màu có thể không được chú ý, nhưng độ rõ nét tổng thể vẫn giảm.

Khi thiết kế một ống kính, hiện tượng sắc độ phóng đại khó sửa hơn nhiều so với sắc độ vị trí, vì vậy quang sai này có thể được quan sát ở mức độ này hay mức độ khác trong khá nhiều ống kính. Điều này đặc biệt đúng đối với các ống kính zoom có ​​độ phóng đại cao, đặc biệt là ở góc rộng.

Tuy nhiên, hiện tượng sắc độ phóng đại không phải là nguyên nhân đáng lo ngại vì nó có thể dễ dàng sửa chữa bằng phần mềm. Tất cả các bộ chuyển đổi RAW tốt đều có thể tự động loại bỏ quang sai màu. Ngoài ra, ngày càng nhiều máy ảnh kỹ thuật số được trang bị tính năng chỉnh quang sai khi chụp ở định dạng JPEG. Điều này có nghĩa là nhiều ống kính bị coi là tầm thường trước đây nay có thể cung cấp chất lượng hình ảnh khá tốt với sự hỗ trợ của nạng kỹ thuật số.

Quang sai màu sơ cấp và thứ cấp

Quang sai màu được chia thành sơ cấp và thứ cấp.

Quang sai màu cơ bản là các sắc ký ở dạng ban đầu chưa được hiệu chỉnh, do các mức độ khúc xạ khác nhau của các tia có màu sắc khác nhau. Đồ tạo tác của quang sai sơ cấp được tô màu bằng các màu cực đoan của quang phổ - xanh lam-tím và đỏ.

Khi hiệu chỉnh quang sai màu, sự khác biệt về màu sắc ở các cạnh của quang phổ bị loại bỏ, tức là chùm tia xanh lam và đỏ bắt đầu hội tụ tại một điểm, không may là điểm này có thể không trùng với điểm lấy nét của chùm màu xanh lục. Trong trường hợp này, một quang phổ thứ cấp phát sinh, vì sự khác biệt về màu sắc ở giữa quang phổ sơ cấp (các tia màu xanh lá cây) và các cạnh của nó gần nhau (tia màu xanh lam và màu đỏ) vẫn không bị loại bỏ. Đây là những quang sai thứ cấp, những hiện vật có màu xanh lục và đỏ tươi.

Khi nói về quang sai màu của thấu kính tiêu sắc hiện đại, trong phần lớn các trường hợp, chúng có nghĩa chính xác là sắc độ phóng đại thứ cấp và chỉ nó. Apochromats, tức là các thấu kính loại bỏ hoàn toàn cả quang sai màu sơ cấp và thứ cấp là cực kỳ khó sản xuất và khó có thể trở thành sản xuất hàng loạt.

Spherochromism là ví dụ đáng chú ý duy nhất về sự khác biệt màu sắc trong quang sai hình học và xuất hiện dưới dạng màu sắc tinh tế của các vùng ngoài tiêu điểm ở các màu cực của quang phổ thứ cấp.

Bệnh sắc tố xơ vữa xảy ra do quang sai hình cầu được thảo luận ở trên hiếm khi được hiệu chỉnh như nhau đối với các tia có màu sắc khác nhau. Do đó, các mảng mờ ở tiền cảnh có thể có viền màu tím nhẹ và ở hậu cảnh - màu xanh lá cây. Tràn dịch sắc tố là đặc trưng nhất của ống kính tele khẩu độ cao khi chụp với khẩu độ mở rộng.

Điều gì đáng lo ngại?

Nó không đáng lo ngại. Mọi thứ bạn cần lo lắng, các nhà thiết kế ống kính của bạn rất có thể đã lo liệu.

Không có ống kính lý tưởng nào cả, bởi vì việc chỉnh sửa một số quang sai dẫn đến việc cải thiện các ống kính khác, và nhà thiết kế ống kính, như một quy luật, cố gắng tìm ra sự thỏa hiệp hợp lý giữa các đặc tính của nó. Các zoom hiện đại đã chứa 20 phần tử, và bạn không nên phức tạp hóa chúng quá mức.

Tất cả các sai lệch hình sự đều được các nhà phát triển sửa chữa rất thành công và những sai lệch còn sót lại rất dễ làm quen. Nếu ống kính của bạn có bất kỳ điểm yếu nào (và hầu hết các ống kính đều có), hãy học cách khắc phục chúng trong công việc của bạn. Quang sai cầu, hôn mê, loạn thị và sự khác biệt về màu sắc của chúng sẽ giảm khi đặt ống kính xuống (xem phần "Chọn khẩu độ tối ưu"). Sự biến dạng và độ phóng đại sắc độ được loại bỏ trong quá trình xử lý ảnh. Độ cong của trường ảnh đòi hỏi phải chú ý nhiều hơn khi lấy nét, nhưng cũng không gây tử vong.

Nói cách khác, thay vì đổ lỗi cho thiết bị không hoàn hảo, nhiếp ảnh gia nghiệp dư nên bắt đầu cải thiện bản thân bằng cách nghiên cứu kỹ lưỡng các công cụ của mình và sử dụng chúng phù hợp với thành tích và phẩm chất của chúng.

Cám ơn vì sự quan tâm của bạn!

Vasily A.

đoạn tái bút

Nếu bài viết trở nên hữu ích và nhiều thông tin cho bạn, bạn có thể vui lòng hỗ trợ dự án bằng cách đóng góp vào sự phát triển của nó. Nếu bạn không thích bài viết, nhưng bạn có suy nghĩ về cách làm cho nó tốt hơn, những lời chỉ trích của bạn sẽ được chấp nhận với sự biết ơn không kém.

Đừng quên rằng bài viết này có bản quyền. Được phép in lại và trích dẫn với điều kiện có một liên kết hợp lệ đến nguồn gốc và văn bản được sử dụng không được bóp méo hoặc sửa đổi theo bất kỳ cách nào.

Sự xuất hiện của lỗi này có thể được theo dõi với sự trợ giúp của các thử nghiệm dễ tiếp cận. Chúng ta hãy lấy một thấu kính hội tụ đơn giản 1 (ví dụ, một thấu kính lồi-plano) có đường kính càng lớn càng tốt và tiêu cự nhỏ. Có thể thu được nguồn sáng nhỏ và đồng thời đủ sáng bằng cách khoan một lỗ trên màn lớn 2 có đường kính khoảng, và cố định một miếng kính mờ 3 ở phía trước nó, được chiếu sáng bằng đèn mạnh từ một khoảng cách ngắn. Sẽ tốt hơn nếu tập trung ánh sáng từ đèn hồ quang vào tấm kính mờ. "Điểm sáng" này phải nằm trên trục quang học chính của ống kính (Hình 228, a).

Cơm. 228. Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng quang sai cầu: a) thấu kính mà chùm tia rộng chiếu vào cho ảnh mờ; b) vùng trung tâm của ống kính cho hình ảnh sắc nét tốt

Với sự trợ giúp của thấu kính được chỉ định, chùm ánh sáng rộng chiếu vào, không thể thu được hình ảnh sắc nét của nguồn. Cho dù chúng ta di chuyển màn hình 4 như thế nào, hình ảnh vẫn khá mờ. Nhưng nếu các chùm tia tới thấu kính được hạn chế bằng cách đặt một miếng bìa cứng 5 ở phía trước nó với một lỗ nhỏ đối diện với phần trung tâm (Hình 228, b), thì hình ảnh sẽ cải thiện đáng kể: có thể tìm thấy như vậy vị trí của màn 4 sao cho ảnh của nguồn trên đó đủ sắc nét. Quan sát này hoàn toàn phù hợp với những gì chúng ta biết về hình ảnh thu được trong một thấu kính có chùm tia paraxial hẹp (xem §89).

Cơm. 229. Màn hình có lỗ để nghiên cứu quang sai hình cầu

Bây giờ chúng ta hãy thay thế tấm bìa cứng có lỗ trung tâm bằng một miếng bìa cứng có các lỗ nhỏ nằm dọc theo đường kính của thấu kính (Hình 229). Quá trình của các tia đi qua các lỗ này có thể được theo dõi nếu không khí phía sau thấu kính được hút nhẹ. Ta sẽ thấy rằng các tia đi qua các lỗ nằm ở những khoảng cách khác nhau từ tâm thấu kính thì cắt nhau tại các điểm khác nhau: chùm tia đi càng xa trục của thấu kính thì càng bị khúc xạ, còn điểm càng gần thấu kính thì càng bị khúc xạ. giao điểm của nó với trục.

Do đó, các thí nghiệm của chúng tôi cho thấy rằng các tia đi qua các vùng riêng lẻ của thấu kính nằm ở các khoảng cách khác nhau so với trục sẽ cho ảnh của nguồn nằm ở các khoảng cách khác nhau so với thấu kính. Tại một vị trí nhất định của màn hình, các vùng khác nhau của thấu kính sẽ hiển thị trên đó: một số thì sắc nét hơn, một số khác thì ảnh của nguồn mờ hơn, sẽ hợp nhất thành một vòng tròn ánh sáng. Kết quả là, một ống kính có đường kính lớn tạo ra hình ảnh của nguồn điểm không phải là một điểm mà là một điểm sáng mờ.

Vì vậy, khi sử dụng chùm sáng rộng, chúng ta không nhận được hình ảnh chấm ngay cả khi nguồn nằm trên trục chính. Lỗi này trong hệ thống quang học được gọi là quang sai cầu.

Cơm. 230. Xuất hiện quang sai hình cầu. Tia rời thấu kính ở các độ cao khác nhau trên trục cho ảnh của một điểm tại các điểm khác nhau

Đối với thấu kính tiêu cực đơn giản, do quang sai cầu, tiêu cự của tia đi qua vùng trung tâm của thấu kính cũng sẽ lớn hơn đối với tia đi qua vùng ngoại vi. Nói cách khác, chùm tia song song đi qua vùng trung tâm của thấu kính phân kỳ trở nên ít phân kỳ hơn chùm tia đi qua vùng bên ngoài. Bằng cách cho ánh sáng sau thấu kính hội tụ đi qua thấu kính phân kì, ta tăng tiêu cự. Tuy nhiên, sự gia tăng này sẽ ít có ý nghĩa hơn đối với các tia trung tâm so với các tia ngoại vi (Hình 231).

Cơm. 231. Quang sai cầu: a) trong thấu kính hội tụ; b) trong một thấu kính phân kỳ

Do đó, tiêu cự dài hơn của thấu kính hội tụ tương ứng với chùm tia trung tâm sẽ tăng ở mức độ thấp hơn so với tiêu cự ngắn hơn của chùm tia ngoại vi. Do đó, thấu kính phân kỳ, do quang sai cầu của nó, làm cân bằng sự khác biệt về tiêu cự của tia trung tâm và tia ngoại vi do quang sai cầu của thấu kính hội tụ. Bằng cách tính toán chính xác sự kết hợp của thấu kính hội tụ và thấu kính phân kỳ, chúng ta có thể đạt được sự liên kết này hoàn toàn đến mức quang sai cầu của hệ thống hai thấu kính trên thực tế sẽ giảm xuống không (Hình 232). Thông thường cả hai thấu kính đơn giản được dán lại với nhau (Hình 233).

Cơm. 232 Hiệu chỉnh quang sai hình cầu bằng cách kết hợp các thấu kính hội tụ và khuếch tán

Cơm. 233. Thấu kính thiên văn ngoại quan hiệu chỉnh quang sai cầu

Từ đó có thể thấy rằng sự phá hủy quang sai hình cầu được thực hiện bởi sự kết hợp của hai phần của hệ thống quang sai hình cầu mà chúng bù trừ lẫn nhau. Chúng tôi cũng làm như vậy khi sửa chữa những thiếu sót khác của hệ thống.

Thấu kính thiên văn có thể là một ví dụ về hệ thống quang học loại bỏ quang sai cầu. Nếu ngôi sao nằm trên trục thấu kính, thì ảnh của nó thực tế không bị biến dạng do quang sai, mặc dù đường kính của thấu kính có thể lên tới vài chục cm.

Không có những thứ lý tưởng ... Cũng không có thấu kính lý tưởng - một thấu kính có khả năng tạo ảnh của một điểm nhỏ vô hạn dưới dạng một điểm nhỏ vô hạn. Lý do cho điều này - cầu sai.

Cầu sai- sự biến dạng phát sinh do sự khác biệt về tiêu điểm đối với các tia đi qua các khoảng cách khác nhau từ trục quang học. Không giống như hôn mê và loạn thị được mô tả trước đó, sự biến dạng này không đối xứng và dẫn đến sự phân kỳ đồng đều của các tia từ một nguồn sáng điểm.

Quang sai cầu vốn có ở các mức độ khác nhau trong tất cả các ống kính, với một vài ngoại lệ (cái mà tôi biết là Era-12, độ sắc nét của nó bị hạn chế hơn bởi màu sắc), chính sự biến dạng này đã hạn chế độ sắc nét của ống kính ở khẩu độ mở.

Sơ đồ 1 (Wikipedia). Sự xuất hiện của quang sai hình cầu

Quang sai cầu có nhiều mặt - đôi khi nó được gọi là "phần mềm" cao quý, đôi khi là "xà phòng" cấp thấp, nó tạo thành hiệu ứng bokeh của ống kính ở một mức độ lớn hơn. Nhờ cô ấy, Trioplan 100 / 2.8 là một máy tạo bong bóng, và New Petzval của Hiệp hội Địa lý học có khả năng kiểm soát độ mờ ... Tuy nhiên, điều đầu tiên.

Làm thế nào để quang sai hình cầu xuất hiện trong một hình ảnh?

Biểu hiện rõ nhất là sự nhòe đường nét của vật thể ở vùng sắc nét ("ánh sáng của đường viền", "hiệu ứng mềm mại"), ẩn các chi tiết nhỏ, cảm giác mất nét ("xà tích" - trong trường hợp nặng) ;

Một ví dụ về quang sai cầu (phần mềm) trong hình ảnh được chụp bằng Industar-26M từ FED, F / 2.8

Ít rõ ràng hơn nhiều là biểu hiện của quang sai cầu trong hiệu ứng bokeh của ống kính. Tùy thuộc vào dấu hiệu, mức độ chỉnh sửa, v.v., quang sai cầu có thể tạo thành các vòng tròn nhầm lẫn khác nhau.

Ảnh chụp mẫu trên Triplet 78 / 2.8 (F / 2.8) - các vòng tròn mờ có viền sáng và tâm sáng - ống kính có một lượng lớn quang sai cầu

Ví dụ về hình ảnh aplanat KO-120M 120 / 1.8 (F / 1.8) - vòng tròn nhầm lẫn có đường viền hơi rõ ràng, nhưng nó vẫn tồn tại. Thấu kính, đánh giá bằng các bài kiểm tra (được tôi xuất bản trước đó trong một bài báo khác) - quang sai cầu nhỏ

Và, như một ví dụ về một ống kính có quang sai cầu nhỏ không thể tả được - ảnh chụp trên Era-12 125/4 (F / 4). Hình tròn nhìn chung không có đường viền, sự phân bố độ sáng rất đồng đều. Điều này nói lên khả năng hiệu chỉnh ống kính tuyệt vời (thực sự là đúng).

Loại bỏ quang sai hình cầu

Phương pháp chính là khẩu độ. Cắt bỏ chùm tia "thừa" cho phép bạn cải thiện tốt độ sắc nét.

Sơ đồ 2 (Wikipedia) - giảm quang sai hình cầu với sự trợ giúp của một biểu đồ (1 hình) và với sự trợ giúp của việc làm mờ (2 hình). Phương pháp làm mờ nét thường không thích hợp cho nhiếp ảnh.

Ví dụ về các bức ảnh chụp thế giới (trung tâm bị cắt ra) ở các khẩu độ khác nhau - 2,8, 4, 5,6 và 8, được thực hiện bằng ống kính Industar-61 (đời đầu, FED).

F / 2.8 - phần mềm khá mạnh được hoàn thiện

F / 4 - phần mềm đã giảm, độ chi tiết của hình ảnh được cải thiện

F / 5.6 - hầu như không có phần mềm

F / 8 - không có phần mềm, các chi tiết nhỏ có thể nhìn thấy rõ ràng

Trong trình chỉnh sửa đồ họa, bạn có thể sử dụng các chức năng làm sắc nét và làm mờ, có thể làm giảm phần nào ảnh hưởng tiêu cực của quang sai hình cầu.

Đôi khi quang sai hình cầu xảy ra do thấu kính bị hỏng. Thông thường - vi phạm các khoảng cách giữa các thấu kính. Giúp căn chỉnh.

Ví dụ, có nghi ngờ rằng đã xảy ra sự cố khi tính toán lại Jupiter-9 cho LZOS: so với Jupiter-9 do KMZ sản xuất, độ sắc nét của LZOS đơn giản là không có do quang sai hình cầu rất lớn. Trên thực tế, các ống kính hoàn toàn khác nhau về mọi thứ, ngoại trừ số 85/2. Màu trắng có thể đánh bại với Canon 85 / 1.8 USM, và màu đen chỉ có thể chiến đấu với Triplet 78 / 2.8 và ống kính mềm.

Được chụp trên chiếc Jupiter-9 màu đen của những năm 80, LZOS (F / 2)

Được chụp trên chiếc Jupiter-9 1959 màu trắng, KMZ (F / 2)

Liên quan đến quang sai cầu của nhiếp ảnh gia

Quang sai cầu làm giảm độ sắc nét của hình ảnh và đôi khi gây khó chịu - có vẻ như vật thể bị mất nét. Không nên sử dụng quang học với quang sai sphric trong chụp ảnh thông thường.

Tuy nhiên, quang sai cầu là một phần không thể thiếu của mẫu thấu kính. Nếu không có nó, sẽ không có những bức chân dung mềm mại tuyệt đẹp trên Tair-11, phong cảnh một mặt kính tuyệt đẹp điên cuồng, hiệu ứng bokeh bong bóng của Meyer Trioplan nổi tiếng, "hạt đậu" của Industar-26M và những vòng tròn "khổng lồ" dưới dạng mắt mèo trên Zeiss Planar 50 / 1.7. Không nên cố gắng loại bỏ quang sai cầu trong ống kính - bạn nên thử tìm cách sử dụng nó. Mặc dù, tất nhiên, quang sai cầu quá mức trong hầu hết các trường hợp không mang lại điều gì tốt.

kết luận

Trong bài viết, chúng tôi đã phân tích chi tiết ảnh hưởng của quang sai cầu đối với nhiếp ảnh: về độ sắc nét, hiệu ứng bokeh, tính thẩm mỹ, v.v.