Главная — Фотошкола ЮУрГУ

Что такое аберрации: Недопустимое название — Викисловарь

Содержание

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.

Что такое аберрация? | [ПРО]ФОТО

Аберрация это искажение изображения, связаное с неидеальностью оптической схемы. Есть множество типов аберраций — дисторсия, дифракционная, хроматические, кома, ну и другие.

Аберрация (от латинского aberratio — отклонение) искажения, погрешности изображения, формируемого оптической системой. Вызваны несовершенством преломляющих и отражающих поверхностей реальных оптических систем, их неидеальностью. Проявляются в нечёткости изображения, его окрашенности, нарушении геометрического подобия между объектом и его изображением.

Существует пять монохроматических аберраций низшего (третьего) порядка, исследованных в середине XIX века году немецким математиком Д. Зейдлем (D. Seidel): сферическая аберрация, кома, астигматизм, кривизна изображения и дисторсия. В реальных системах монохроматические аберрации по-отдельности практически не встречаются, обычно наблюдаются комбинации всех аберраций, кроме того, на общую картину налагаются аберрации высших порядков.

При прохождении через систему белого светового пучка, состоящего из лучей различных длин волн, явление осложняется дисперсией лучей, т.е. зависимостью показателя преломления среды от длины проходящей волны.

Эти явления обуславливают появление двух типов хроматических аберраций: хроматической аберрации положения и хроматической аберрации увеличения. Помимо перечисленных, выделяют термооптические, барические и другие типы аберраций.

При разработке объективов некоторые типы аберраций устраняются еще на этапе проектирования и расчетов, остаточные явления убираются непосредственно в фоторедакторах при обработке RAW.

Наличие\отсутствие аберраций обуславливается конструкцией оптической схемы объектива, форм элементов и материалами, примененными при разработке, и изготовлении линз. Например, применением асферических элементов или элементов из низкодисперсионного стекла, устраняются или корректируются сферическая и хроматическая аберрация, астигматизм.

Вместо P.S.

Нас, как пользователей, волнует качество изображения, выдаваемое объективом, а производители все время работают над улучшением качества оптики. Одни только эксперименты Canon по вводу в производство низкодисперсионных элементов заняли 5 лет и огромные количества человеко-часов, исправив множество искажений практически разом, применив разработанный комплекс мер по увеличению точности обработки линз и добавлением новых элементов в конструкции.

Это не реклама компании Canon — просто, информация об этом у них есть в открытом доступе.

Курсы для фотографа:

——

Я хочу попросить Вас о нескольких вещах. Об обмене опытом в комментариях к записям, например, или может быть, альтернативным мнением, которое тоже имеет место быть, ведь так? Или может, у Вас есть крутые референсы, которые Вы можете предоставить для размещения, сопроводив их своим опытом и переживаниями? Отлично, это то, что необходимо мне. Нам. Всем посетителям сайта. Это поможет новичкам сориентироваться, а тем, кто это уже все прошел — лишний раз побрюзжать про фото .)

Все, кто помогают, так или иначе, даже такой мелочью, как образцы изображений, объективов, куски текстов со своим развернутым мнением — в раздел благодарности. Здесь не хватает и Вас. Спасибо за внимание.

Алексей Гвоздев, главвред портала.

——

Аберрации оптических систем — Физическая энциклопедия

Определение

АБЕРРАЦИИ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ (от лат. aberratio — уклонение, удаление) — искажения изображений, даваемых реальными оптическими системами, заключающиеся в том, что оптические изображения неточно соответствуют предмету, оказываются размыты (монохроматическая геометрическая аберрация оптической системы) или окрашены (хроматическая аберрация оптической системы). В большинстве случаев аберрации обоих типов проявляются одновременно.

В приосевой, так называемой параксиальной, области (см. Параксиальный пучок лучей) оптическая система близка к идеальной, т. е. точка изображается точкой, прямая линия — прямой и плоскость — плоскостью. Но при конечной ширине пучков и конечном удалении точки-источника от оптической оси нарушаются правила параксиальной оптики: лучи, испускаемые точкой предмета, пересекаются не в одной точке плоскости изображений, а образуют кружок рассеяния, т. е. изображение искажается — возникают аберрации.

Геометрические аберрации

Геометрические аберрации оптических систем характеризуют несовершенство оптических систем в монохроматичном свете. Происхождение аберраций оптических систем можно понять, рассмотрев прохождение лучей через центрированную оптическую систему L (рис. 1). — плоскость предмета, — плоскость изображений, и — соответственно плоскости входного и выходного зрачков.

В идеальной оптической системе все лучи, испускаемые какой-либо точкой предмета, находящейся в меридиональной плоскости на расстоянии от оси, пройдя через систему, собрались бы снова в одну точку . В реальной оптической системе эти лучи пересекают плоскость изображения в разных точках. При этом координаты точки В пересечения луча с плоскостью изображения зависят от направления луча и определяются координатами точки А пересечения с плоскостью входного зрачка. Отрезок характеризует несовершенство изображения, даваемого данной оптической системой. Проекции этого отрезка на оси координат равны и и характеризуют поперечную аберрацию. В заданной оптической системе и являются функциями координат падающего луча : и . Считая координаты малыми, можно разложить эти функции в ряды по , и .

Линейные члены этих разложений соответствуют параксиальной оптике, следовательно коэффициенты при них должны быть равными нулю; чётные степени не войдут в разложение ввиду симметричности оптической системы; таким образом остаются нечётные степени, начиная с третьей; аберрации 5-го порядка (и выше) обычно не рассматривают, поэтому первичные аберрации оптической системы называют аберрациями 3-го порядка. После упрощений получаются следующие формулы.

(*)

Коэффициенты зависят от характеристик оптической системы (радиусов кривизны, расстояний между оптическими поверхностями, показателей преломления). Обычно классификацию аберраций оптических систем проводят, рассматривая каждое слагаемое в отдельности, полагая другие коэффициенты равными нулю. При этом для наглядности представления об аберрации рассматривают семейство лучей, исходящих из точки-объекта и пересекающих плоскость входного зрачка по окружности радиуса р с центром на оси. Ей соответствует определённая кривая в плоскости изображений, а семейству концентрических окружностей в плоскости входного зрачка радиусов и так далее соответствует семейство кривых в плоскости изображений. По расположению этих кривых можно судить о распределении освещённости в пятне рассеяния, вызываемом аберрацией.

Сферическая аберрация соответствует случаю, когда , а все другие коэффициенты равны нулю. Из выражения (*) следует, что эта аберрация не зависит от положения точки С в плоскости объекта, а зависит только от координаты точки А в плоскости входного зрачка, а именно, пропорциональна . Распределение освещённости в пятне рассеяния таково, что в центре получается острый максимум при быстром уменьшении освещённости к краю пятна. Сферическая аберрация — единственная геометрическая аберрация, остающаяся и в том случае, если точка-объект находится на главной оптической оси системы.

Кома определяется выражениями при коэффициенте В. Равномерно нанесённым на входном зрачке окружностям соответствуют в плоскости изображения семейства окружностей (рис. 2) с радиусами, увеличивающимися как , центры к-рых удаляются от параксиального изображения также пропорционально Огибающей этих окружностей (каустикой) являются две прямые, составляющие угол 60°. Изображение точки при наличии комы имеет вид несимметричного пятна, освещённость которого максимальна у вершины фигуры рассеяния и вблизи каустики. Кома отсутствует на оси центрированных оптических систем.

Астигматизм и кривизна поля соответствуют случаю, когда не равны нулю коэффициенты С и D. Из выражения (*) следует, что эти аберрации пропорциональны квадрату удаления точки-объекта от оси и первой степени радиуса отверстия. Астигматизм обусловлен неодинаковой кривизной оптической поверхности в разных плоскостях сечения и проявляется в том, что волновой фронт деформируется при прохождении оптической системы, и фокус светового пучка в разных сечениях оказывается в разных точках. Фигура рассеяния представляет собой семейство эллипсов с равномерным распределением освещённости. Существуют две плоскости — меридиональная и перпендикулярная ей сагиттальная, в которых эллипсы превращаются в прямые отрезки. Центры кривизны в обоих сечениях называются фокусами, а расстояние между ними является мерой астигматизма.

Пучок параллельных лучей, падающих на оптическую систему под углом (рис. 3), в меридиональном сечении имеет фокус в точке m, а в сагиттальном — в точке s. С изменением угла положения фокусов m и s меняются, причём геометрические места этих точек представляют собой поверхность вращения MOM и SOS вокруг главной оси системы. На поверхности КОК, находящейся на равных расстояниях от MOM и SOS , искажение наименьшее, поэтому поверхность КОК называется поверхностью наилучшей фокусировки. Отклонение этой поверхности от плоскости представляет собой аберрацию, называемую кривизной поля. В оптической системе может отсутствовать астигматизм (например, если MOM и SOS совпадают), но кривизна поля остаётся: изображение будет резким на поверхности КОК, а в фокальной плоскости FF изображение точки будет иметь вид кружка.

Дисторсия проявляется в случае, если ; как видно из формул (*), она может быть в меридиональной плоскости: . Дисторсия не зависит от координат точки пересечения луча с плоскостью входного зрачка (поэтому каждая точка изображается точкой), но зависит от расстояния точки до оптической оси , поэтому изображение искажается, нарушается закон подобия. Например, изображение квадрата имеет вид подушкообразной и бочкообразной фигур (рис. 4) соответственно в случае Е>0 и Е<0.

Труднее всего устранить сферическую аберрацию и кому. Уменьшая диафрагму, можно было бы практически полностью устранить обе эти аберрации, однако уменьшение диафрагмы уменьшает яркость изображения и увеличивает дифракционные ошибки.

Подбором линз устраняют дисторсию, астигматизм и кривизну поля изображения.

Хроматические аберрации

Хроматические аберрации. Излучение обычных источников света обладает сложным спектральным составом, что приводит к возникновению хроматических аберраций. В отличие от геометрических, хроматические аберрации возникают и в параксиальной области. Дисперсия света порождает два вида хроматических аберраций: хроматизм положения фокусов и хроматизм увеличения. Первая характеризуется смещением плоскости изображения для разных длин волн, вторая — изменением поперечного увеличения. Подробнее см. Хроматическая аберрация.

Литература

Слюсарев Г. Г., Методы расчета оптических систем, 2 изд., Л., 1969;
Сивухин Д. В., Общий курс физики, [т. 4] — Оптика, 2 изд., М., 1985;
Теория оптических систем, 2 изд., М., 1981.

Г. Г. Слюсарев.

      Предметный указатель      >>   

Аберрация сознания

Эта помеха возникает у руководителей, которые достигли определённого успеха при помощи либо только интеллекта, либо при наличии ещё и общей управленческой культуры. Как вы знаете, вера, в отличие от знания, иррациональна.

И, если у руководителя, в глубине души, есть вера в то, что у него уже есть достаточный багаж управленческих знаний, то из окружающего мира он склонен выуживать те факты, которые оправдывают его точку зрения. Он склонен оправдывать своё – и корпоративное – ненапряжение примерами «из жизни».

Звучать это может примерно так: «А у меня есть знакомый, который нигде не учился, а сейчас…» – далее следует описание впечатляющих достижений этого самого знакомого.

Или: «Мы приняли на работу одного руководителя, так он знал всю теорию, просто от зубов отскакивало, а проект завалил».

Я, конечно, позволяю себе упрощать формулировки – в реальной жизни всё излагается гораздо изящней и убедительней.

Анализируем высказывания: на фоне описанных персонажей наш руководитель выглядит просто героем: и книжки — кстати, довольно характерная формулировка, показывающая реальное отношение к предмету обсуждения — почитывает, и дела не заваливает.

Ложный вывод: напрягаться и осваивать теорию управления на более профессиональном уровне необходимости нет! При одновременном снисходительном признании полезности обучения вообще, в принципе.

В книге Питера Сенге «Пятая дисциплина» приведён диалог с человеком, посетившим тренинг по управлению.

Он сказал примерно следующее: « Если бы высшую математику изобрели сегодня, то ни одна из компаний не смогла бы воспользоваться этой дисциплиной. Мы бы посылали сотрудников на трёхдневные курсы, после чего давали бы месяц на то, чтобы увидеть, работают ли «все эти штуки». А когда бы выяснилось, что – не работают, то мы бы начинали искать что-нибудь новенькое».

В математике, для того, чтобы решить какое-нибудь уравнение, необходимо:

  • Знать правила; 
  • Знать, какие правила и когда уместно использовать; 
  • Знать, в каких последовательности/сочетании/ следует их использовать;

К сожалению для некоторых, остаётся ещё раз повторить: стабильного успеха – не путать с удачей – нам не видать до тех пор, пока мы не начнём относиться к управлению как к профессии!

Оптические аберрации в микроскопе | Микроскопия — Микросистемы

Аберрации – это искажения изображения, вызванные отклонением луча от идеальной траектории движения в реальной оптической системе. Идеальная траектория оптического луча показана на всех рисунках, представленных выше, иными словами – это математическая модель распространения света и построения стигматического изображения.

Аберрации делятся на два класса: монохроматические и хроматические. Монохроматические аберрации обусловлены геометрией линзы или зеркала и возникают, как при отражении света, так и при его преломлении. Они появляются даже при использовании монохроматического (узкого участка спектра) света, отсюда и название.

Хроматические аберрации вызваны дисперсией (расщепление света на спектр), изменение линзы по показателю преломления с длиной волны. Из-за дисперсии различные длины волн света фокусируются в разных точках. Хроматическая аберрация не появляется, когда используется монохроматический свет.


Рисунок 1. Глубина резкости. Глубина фокуса

Простейшие монохроматические аберрации – расфокусировку и искажение на наклонной плоскости, исправляются смещением объектива вдоль оптической оси, чтобы совместить фокусную плоскость линзы с плоскостью изображения. Чем больше глубина резкости объектива, тем легче сфокусироваться на объекте. В быту люди очень часто путают понятия глубины резкости изображения в пространстве (ГРИП) и глубину фокуса, рисунок 1. Чтобы объект был чётко виден, необходимо, что он располагался между дальней и ближней точками глубины резкости. Посмотрите на рисунок 9, две маленькие вертикальные стрелочки на рисунке справа – это размер светового пятна, то есть изображение объекта, который мы рассматриваем под микроскопом. Оптика Olympus скорректирована на бесконечность, это значит, что лучи получаемого изображения параллельны, рисунок 2. Параллельные лучи преломляются линзами Вашего глаза (роговицей, хрусталиком, стекловидным телом) и фокусируется на светочувствительной сетчатка, регистрирующей изображение.


Рисунок 2. Увеличение в микроскопе

Сферическая аберрация (Аберрация осевых точек в контексте монохроматических аберраций) – это искажение изображения, из-за несовпадения фокусов (мест пересечения) световых пучков. Происходит, когда периферийные части линзы преломляют лучи сильнее, чем центральные. Из-за этих искажений изображение размыто, как бы не фокусировали объектив, например, если сфокусироваться на центре изображения, то края будут размыты, если сфокусироваться на краях изображения, то центр будет размыт. Есть очень простой опыт, чтобы увидеть эти аберрации: Для проведения опыта: поставьте два листа плотного черного картона параллельно друг другу. В одном из листов проделайте два миллиметровых отверстия по центру на расстоянии 1 см друг от друга. Закройте отверстия кусочком матового стекла, как показано на рисунке 3а, и установите перед матовым стеклом лампу. между двумя листами картона пометите собирающую линзу, включите лампу и попытайтесь получить изображение точек на поверхности картона. Как бы вы не двигали линзу, чёткого изображения не получится, потому что пучки света, проходящие через периферию линзы, буду сфокусированы на более близком расстоянии, чем пучки, прошедшие через центральную часть.


Рисунок 3. Сферическая аберрация. Опыт. 1- линза, 

2 – перфорированный картон, 3 – матовое стекло, 

4 – картон без отверстий, б – картонный круг с отверстием по центру

А теперь закроем периферию линзы толстым картоном с вырезом по центру, как показано на рисунке 3б, и тогда мы получим изображение нескольких точек, рисунок 4 (если используется лампа накаливания, то мы увидим наиболее яркие точки на раскалённой нити) или одного пятна. Устройство, ограничивающее поток света через линзу, называется – диафрагма.


Рисунок 4. Полученное изображение 

Эту аберрацию устраняют добавлением линз с обратной кривизной в оптическую систему.


Рисунок 5. а) ход лучей в собирающей линзе. б) ход лучей в рассеивающей линзе

Коматическая аберрация (кома) – это частный случай сферической аберрации при преломлении боковых лучей. Боковые лучи, преломляясь, не собираются в одной точке, поэтому на изображении эти искажения видны в виде точек с размытым «хвостом», похожие на «кометы», рисунок 8. Исправляются эти аберрации, как и сферические. Дополнительно могут быть подточены края рассеивающей линзы.


Рисунок 6 Коматическая аберрация


Рисунок 7. исправление сферической аберрации


Рисунок 8. Коматические аберрации на изображении.

Астигматизм – это искажение, при котором лучи, распространяющиеся в одном направлении и по одной прямой, в перпендикулярных плоскостях, имеют разное фокусное расстояние, из-за чего изображение будет размыто в одной из плоскостей (горизонтально или вертикально). Это одна из немногих аберраций, у которой есть определённая польза, а именно возможность точной фокусировки. Например, астигматизм используют для STORM микроскопии. Цилиндрическая линза может быть введена в систему визуализации для создания астигматизма, который позволяет измерять положение источника света с ограниченной дифракцией по вертикали (оси Z). Для фокусировки астигматизм используется в оптических головках проигрывателей компакт-дисков. Линза с астигматизмом проецирует овальную точку на диск, и по ориентации овала датчики дисковода определяют на каком расстоянии находится головка считывателя, не позволяя ей поцарапать диск. В лазерах астигматизм используется для проецирования точки в линию. Исправляется астигматизм – точной выточкой линзы. Линза должна быть круглой, чтобы фокус двух перпендикулярных лучей в одной точке.


Рисунок 9. Астигматизм. S1 – фокус первого луча в фиолетовой плоскости. T1 – фокус второго луча в красной плоскости


Рисунок 10. Астигматические аберрации

Кривизна поля изображения – это аберрация при которой изображение объекта не плоское, а выгнутое или вогнутое. Для устранения этого явления используют: диафрагму, астигматизм, промежуточные изогнутые линзы, которые корректируют его по краям (с каждой следующей линзой сферизация уменьшается). Обратите внимание, линза окуляров всех хороших микроскопов немного вогнута, а проецируемое объективом искривлённое изображение, выглядит плоским для наблюдателя.


Рисунок 11. Кривизна поля

Дисторсия – искажение при котором линейное увеличение, в поле зрения объектива, неравномерно. Эту аберрацию используют в оптике для специальных фотографических объективов типа «рыбий глаз», калейдоскопах и других оптических приборах. Для микроскопии это явление неприемлемо и его исправляют при помощи диафрагмы, линзы френеля и использования линз с разной кривизной.



Рисунок 12. Дисторсия: Сверху: дисторсия «подушка», посередине «бочка» или «рыбий глаз»

Хроматические аберрации – искажения, возникающие из-за того, что волны разной длины (разного цвета) не сфокусированы в одной точке. Из-за этих аберраций вы можете видеть дисперсию света по краям объектов на изображении, как показано на рисунке 13. Любая линза преломляет свет с разными длинами волн по-разному, из-за дисперсии оптических сред. Именно на эти аберрации обращают внимание в первую очередь, при выборе объектива, потому что их обнаружить легче всего, рисунок 13. Существует два типа хроматических аберраций: осевая (продольная) и поперечная (боковая). Осевая аберрация возникает, когда световые волны различной длины фокусируются на разных расстояниях от линзы (смещение фокуса). Поперечная аберрация возникает, когда разные длины волн фокусируются в разных положениях в фокальной плоскости, поскольку увеличение и/или искажение линзы также зависит от длины волны. Боковая аберрация характерна для коротких фокусных расстояний.


Рисунок 13. Хроматические аберрации на нижнем изображении

Полностью компенсировать хроматические аберрации практически невозможно, поэтому их компенсируют только для определённой части спектра. Минимизировать эти аберрации можно с помощью линз Френеля, дифракционных оптических элементов и ахроматического дублета. Ахроматический дублет – это система, состоящая из двух отдельных линз, с разной дисперсией. Как правило, один элемент представляет собой отрицательный (вогнутый) элемент, изготовленный из кремневого стекла, имеющего относительно высокую дисперсию, а другой представляет собой положительный (выпуклый) элемент, изготовленный из стекла с более низкой дисперсией. Эти линзы, установленные рядом друг с другом, компенсируют хроматическую аберрацию друг друга, рисунок 15.


Рисунок 14. Не скорректированные хроматические аберрации


Рисунок 15. Ахроматический дублет

Вышеперечисленные монохроматические аберрации относятся к так называемым аберрациям третьего порядка и рассчитываются для параксиальной области т.е. области лежащей вблизи оптической оси. Разность между аберрациями, рассчитанными по реальному ходу луча и формулам теории третьего порядка называется аберрациями высших порядков.

 

В теории аберраций высших порядков выделяют следующие дополнительные аберрации, не имеющие аналогов в третьем порядке:

 

Аберрации 5-го порядка:

— Птера – крыловидная аберрация

— Сагитта – стреловидная аберрация

 

Аберрации 7-го порядка – еще две дополнительных:

— Моноптера

— Бисагитта

В более высоких порядках новых аберраций не выделяется.

Следует отметить, что в реальной оптической системе сочетаются все типы аберраций одновременно, а на рисунках представлены лишь схематические модели отдельных аберраций. Выделение отдельных видов аберрация при исследовании сложной аберрационной фигуры рассеяния — искусственный прием для исследования и анализа данного явления.

По вопросам консультации и поставки — свяжитесь с нами любым удобным способом:

+7 (495) 234-23-32 

[email protected]

Форма обратной связи


Что такое аберрация света?

В астрономии аберрация света — это сдвиг в видимом положении объекта, вызванный относительным движением объекта и наблюдателя. Аберрация света значительна только в очень больших масштабах и влияет на воспринимаемое положение звезд и планет для наблюдателей на Земле. Кажущееся смещение звезд является результатом движения Земли вокруг Солнца и его вращения.

Аберрация света была обнаружена в 17-м веке, когда были предприняты попытки измерить расстояния от Земли до различных звезд с помощью параллакса — концепция, которая описывает, как положение объекта смещается при наблюдении из разных мест. Идея заключалась в том, что видимое положение звезды должно изменяться в течение года, когда Земля вращается вокруг Солнца. Если точное положение звезды на небе проверялось в определенную дату, а затем проверялось снова шесть месяцев спустя, когда Земля находилась напротив своего положения по сравнению с первым измерением, это давало два измерения, разделенных диаметром орбиты Земли — расстояние около 186 000 000 миль (300 000 000 км). Считалось, что этого достаточно для получения значения параллакса и, таким образом, для вычисления расстояния до звезды с использованием тригонометрии

Был проведен ряд измерений, но результаты были удивительными. Наибольшее видимое смещение наблюдаемой звезды должно было быть обнаружено между наблюдениями с интервалом в шесть месяцев, когда места наблюдений были наиболее далекими друг от друга. Реальные смещения, однако, следовали совершенно другой схеме и явно не были вызваны параллаксом. Полярная звезда, например, Polaris, следовала примерно по круговой траектории диаметром около 40 угловых секунд (40 дюймов), а вторая угловая секунда составляла 1/3600 градуса. Смещение параллакса действительно имеет место, но оно очень мало, даже для ближайших звезд, и его нельзя было бы измерить с помощью инструментов, доступных в то время.

Тайна была раскрыта Джеймсом Брэдли, британским королевским астрономом, в 1729 году. Он обнаружил, что наблюдаемые сдвиги в положении звезды были связаны со скоростью Земли, а не с ее положением относительно звезды. Свет от звезды требует времени, чтобы достичь Земли, и поскольку Земля движется, свет звезды, кажется, исходит из точки, которая немного смещена от истинного положения звезды в направлении движения. Наибольшее смещение наблюдается, когда движение Земли перпендикулярно направлению звездного света. То же самое явление можно увидеть с вертикальным дождем; движущемуся наблюдателю — например, в поезде или автобусе — кажется, что дождь идет по диагонали от точки отправления впереди наблюдателя в направлении движения.

Расчет Брэдли, используя скорость света и скорость движения Земли вокруг Солнца, показал максимальное смещение около 20 ”в любую сторону от истинного положения для Polaris. Это дало общее отклонение около 40 ”в течение года, в соответствии с наблюдениями При расчете аберрации света современные астрономы должны учитывать эффекты относительности, но в большинстве случаев классический расчет является адекватным.

Сезонные сдвиги в положениях звезды известны как годовая аберрация или звездная аберрация, а истинное положение звезды называется ее геометрическим положением. Меньшие смещения возникают в результате вращения Земли; это известно как суточная аберрация. Светская аберрация — термин, используемый для описания астрономической аберрации, вызванной движением солнечной системы внутри галактики; хотя он влияет на видимые положения очень далеких звезд и других галактик, он очень мал и обычно не учитывается. При расчете звездной аберрации необходимо учитывать только движение Земли; однако планетарная аберрация — которая влияет на видимое положение планет — возникает в результате движения как Земли, так и планет, поэтому обе должны быть включены для расчета правильного значения.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

Интервью с инженером | FE 50 мм f/1.2 GM

Великолепное разрешение при любом значении диафрагмы, вплоть до f/1,2

Кикучи: Для достижения высоких оптических характеристик при сохранении компактности в объективе f/1,2 были применены фирменные элементы Sony XA, а также технологии моделирования разрешения, эффекта боке и хроматических аберраций.
 
По сути, улучшение оптических характеристик сводится к уменьшению аберраций.

Так сложилось, что для 50-мм объективов обычно применяется схема Гаусса. Схема Гаусса подразумевает использование групп оптических элементов, симметрично распределенных по обе стороны центральной диафрагмы так, чтобы аберрации с каждой стороны компенсировали друг друга. Она особенно хорошо подходит для угла обзора в 50 мм, поэтому в большинстве объективов с фокусным расстоянием 50 мм использовалось такое расположение.

Однако эта симметричная схема только компенсирует искажение и кривизну аберраций поля и, например, плохо компенсирует сферическую аберрацию или сагиттальные блики. Иными словами, эта оптическая схема не позволила бы получить качественную компенсацию аберраций, к которой мы стремились.

Опытные пользователи знают, что невозможно достичь высокой разрешающей способности для всего изображения без компенсации аберраций. Точечные источники света, такие как звезды, в идеале должны быть сфокусированы на месте, где они появляются, но недостаточно компенсированные аберрации могут сделать их похожими на порхающих птиц или размыть их цвет. Для решения этой проблемы пользователь может уменьшить диафрагму, но это, конечно же, лишает преимуществ объектива с большой диафрагмой.

Нашей целью при создании данного объектива было достижение уровня оптических характеристик, при котором можно было бы абсолютно комфортно снимать на максимальной диафрагме. Для этого используемая нами оптическая схема частично «нарушает» симметрию конструкции и полностью подавляет аберрации, которые трудно подавить с помощью объектива симметричной конструкции.

Обычно для коррекции сферической аберрации и сагиттальных бликов объективы симметричного типа могут состоять из множества элементов, а фронтальные элементы обладают большим размером.

В нашей новой оптической схеме используются всего три элемента типа XA (Extreme Aspherical), что позволяет избежать увеличения диаметра фронтального элемента и сводит количество элементов объектива к минимуму, обеспечивая компактность всей конструкции. 

Что такое аберрации глаза?

На человеческий глаз может воздействовать ряд аберраций, которые могут снизить качество изображений на сетчатке и общее зрительное восприятие. Исследования показали, что возраст, в частности, увеличивает вероятность развития аберраций более высокого порядка.

Что такое аберрации глаза?

Аберрации, описываемые как небольшие оптические неоднородности, представляют собой дефекты глаза, которые приводят к тому, что свет не может эффективно фокусироваться на сетчатке, а также к дефектам визуального изображения.Есть два типа аберраций; аберрации низшего порядка (0, 1 и 2 порядок) и аберрации высшего порядка (3, 4…).

Аберрации высшего порядка

Аберрации высшего порядка (HOA) глаза не могут быть исправлены цилиндрической или сферической коррекцией и включают сферические аберрации, кому и трилистник.

Аберрации комы

Коматозные аберрации возникают, когда световые лучи с одного края зрачка фокусируются раньше, чем с противоположного края.Визуально люди с таким типом аберрации могут испытывать смазывание изображения, так что изображение может казаться имеющим хвост, как у кометы.

Аберрации трилистника

Трилистник, классифицируемый как аберрация третьего порядка, оказывает меньшее влияние на качество изображения по сравнению с такой же степенью комы.

Сферические аберрации

Сферические аберрации могут вызвать ореолы вокруг точечных источников света и снизить контрастную чувствительность.

Считается, что ТСЖ несут ответственность за людей, которые жалуются на блики, ореолы и снижение контрастной чувствительности после операции по рефракции роговицы.Примерно 90% аберраций вызваны роговицей.

Глаза молодых людей менее подвержены аберрациям более высокого порядка из-за частичной компенсации аберраций между поверхностью роговицы и внутренней оптикой. Было обнаружено, что этот механизм систематически работает при сферических аберрациях и горизонтальной коме. Поскольку на них влияет лишь небольшое количество сферических аберраций и ком, молодые глаза считаются приближенными к апланатической оптической системе.Однако с возрастом в среднем возникает больше аберраций, особенно сферических аберраций, а также горизонтальных ком.

Аберрации низшего порядка

Аберрации низшего порядка включают астигматизм, положительный дефокус (миопия) и отрицательный дефокус (дальнозоркость).

Астигматизм

У людей с астигматизмом глаз имеет форму мяча для регби, а не футбольного мяча. В результате свет, как правило, фокусируется более чем в одном месте глаза, вызывая нечеткое зрение, напряжение глаз и головные боли.Обычно это сопровождается близорукостью или дальнозоркостью.

Астигматизм. Кредит изображения: Slave SPB / Shutterstock

Близорукость

Близорукость, обычно называемая близорукостью, представляет собой заболевание глаз, при котором люди воспринимают отдаленные объекты нечетко, а близкие объекты видны четко. Считается, что это происходит, когда глаза становятся слишком длинными, что приводит к неправильной фокусировке света на сетчатке.

дальнозоркость

Дальнозоркость или дальнозоркость противоположны миопии.Люди с этим заболеванием могут ясно видеть объекты на расстоянии, но не могут ясно видеть объекты на расстоянии. Это, как правило, влияет на людей старше 40 лет, однако может повлиять на людей всех возрастов.

Дальнозоркость. Кредит изображения: Slave SPB / Shutterstock

Как обнаруживаются аберрации?

Анализ волнового фронта используется для измерения аберраций оптической системы. Существует множество методов, которые можно использовать для оценки аберраций глаза, включая зондирование волнового фронта Шака-Гартмана, метод Чернинга, рефрактометрию с пространственным разрешением и аберрометрию разности оптических путей.Кроме того, это обычно выполняется с использованием устройств, подобных датчикам волнового фронта Хартмана-Шака.

Устройства фокусируют маломощный луч на сетчатке, а затем полученные отраженные лучи света могут быть проанализированы. После прохождения через множество линз на детектор в идеальной оптической системе лучи будут параллельны и фокусируются в одной плоскости. Из-за сложности оптики глаза этого может не произойти. Степень отклонения изображения от ожидаемой точки фокусировки каждой линзы в системе представляет собой «ошибку волнового фронта» или аберрацию.Ошибка волнового фронта, возникающая в результате анализа волнового фронта, далее разбивается на компоненты, которые математически и визуально описывают конкретные элементы аберрации. Эти компоненты разделены на две категории; аберрации высшего порядка и аберрации низшего порядка.

Варианты лечения аберраций

Существует ряд вариантов лечения, в частности аберраций более низкого порядка. Детям и молодым людям с дальнозоркостью и близорукостью лечение может не потребоваться, поскольку их глаза могут адаптироваться естественным образом, в результате чего их зрение существенно не пострадает.Для пожилых людей обычно требуется лечение, так как из-за возраста глаза менее способны адаптироваться. Основное лечение — это очки или контактные линзы, чтобы свет фокусировался на сетчатке, и лазерная хирургия глаза, которая изменяет форму роговицы и избавляет от необходимости носить контактные линзы и очки. Такие же варианты лечения существуют и при астигматизме.

Дополнительная литература

Aberration — The Physics Hypertextbook

Обсуждение

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. Совершенство — это глупая концепция.

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).Апохроматический объектив 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 приводит к ошибке рефракции около 1 D, что означает, что ночью нужно носить очки с дополнительной коррекцией -1,0 D.
  • 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 одинаково различимы.
  • Rabbetts (1998) подсчитал, что глаз предпочитает желтый свет с длиной волны 570 нм. Если эта длина волны используется в качестве точки отсчета, 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 тестом дуохром, указаны в BS 3668: 1963. Субъективная рефракция: принципы и методы коррекции сферической аметропии, Эндрю Франклин,
  • Дуохромный тест также подходит для людей 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 положил его между глазом и e костью как можно ближе к y e задней стороне 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 все еще держал свой глаз & 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 принимать 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, некоторый свет мог бы проходить 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 in y e остальную часть y e глаз, как на k.Внутри пятна w ch появилось еще одно пятно, особенно если я сильно прижал глаз и w th небольшой заостренный телосложение. 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 моих глазах 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 взорвалась.

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 из студенческого общества.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 составлял около 60 gr ) в комнату Darke в w ch y e солнце светило только в одно маленькое круглое отверстие k, и положив его рядом с отверстием y e Таким образом, y t y e лучи, одинаково преломляясь 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 & sw -й прямыми линиями; Их ширина rs составляет 2⅓ дюйм , 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. Так, испускаемые лучи преломляются сильнее, чем красные. Я называю эти выдувные или красные лучи и т. Д., Которые делают Phantome такого цвета.

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 возбудила у меня более чем обычное любопытство исследовать, откуда это могло бы исходить….

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 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 последовательна, и по не связанным с этим причинам спектр слов утратил все свои сверхъестественные коннотации.

Спектр , который Ньютон впервые увидел и затем назвал, представляет собой цветную полосу света, образовавшуюся, 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 названных 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 гораздо 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-фиолетовый, а также оранжевый, индико и неопределенное разнообразие промежуточных градаций.

Ньютон произвел свой спектр посредством рефракции (изменение направления волны в среде, связанное с изменениями скорости волны) или, точнее, дисперсии (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.

Затем 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 обычные эффекты первой призмы будут уничтожены второй призмой, а нерегулярные эффекты еще больше увеличатся за счет множественности преломлений.Событие заключалось в том, что свет, который с помощью первой призмы рассеивался в продолговатую форму , второй уменьшался до округлой формы 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, 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 использовании инструмента.

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

Резюме

— Гипертекст по физике

  • … линзы
  • аберрация
  • заряд…
Гипертекст по физике
© 1998–2021 Гленн Элерт
Автор, иллюстратор, веб-мастер

Нет постоянных условий.

  1. Механика
    1. Кинематика
      1. Движение
      2. Расстояние и перемещение
      3. Скорость и скорость
      4. Разгон
      5. Уравнения движения
      6. Свободное падение
      7. Графики движения
      8. Кинематика и расчет
      9. Кинематика в двух измерениях
      10. Снаряды
      11. Параметрические уравнения
    2. Dynamics I: Force
      1. Силы
      2. Сила и масса
      3. Действие-реакция
      4. Масса
      5. Динамика
      6. Статика
      7. Трение
      8. Силы в двух измерениях
      9. Центростремительная сила
      10. Справочная рамка
    3. Энергия
      1. Работа
      2. Энергия
      3. Кинетическая энергия
      4. Потенциальная энергия
      5. Сохранение энергии
      6. Мощность
      7. Простые станки
    4. Dynamics II: Импульс
      1. Импульс и импульс
      2. Сохранение импульса
      3. Импульс и энергия
      4. Импульс в двух измерениях
    5. Вращательное движение
      1. Кинематика вращения
      2. Инерция вращения
      3. Динамика вращения
      4. Вращательная статика
      5. Угловой момент
      6. Энергия вращения
      7. Прокатный
      8. Вращение в двух измерениях
      9. Сила Кориолиса
    6. Планетарное движение
      1. Геоцентризм
      2. Гелиоцентризм
      3. Всеобщая гравитация
      4. Орбитальная механика I
      5. Гравитационная потенциальная энергия
      6. Орбитальная механика II
      7. Плотность вытянутых тел
    7. Периодическое движение
      1. Пружины
      2. Простой генератор гармоник
      3. Маятники
      4. Резонанс
      5. Эластичность
    8. Жидкости
      1. Плотность
      2. Давление
      3. Плавучесть
      4. Расход жидкости
      5. Вязкость
      6. Аэродинамическое сопротивление
      7. Режимы потока
  2. Теплофизика
    1. Тепло и температура
      1. Температура
      2. Тепловое расширение
      3. Атомная природа материи
      4. Закон о газе
      5. Кинетико-молекулярная теория
      6. Фазы
    2. Калориметрия
      1. Явное тепло
      2. Скрытое тепло
      3. Химический потенциал энергии
    3. Теплопередача
      1. Проводимость
      2. Конвекция
      3. Радиация
    4. Термодинамика
      1. Тепло и работа
      2. Диаграммы давление-объем
      3. Двигатели
      4. Холодильники
      5. Энергия и энтропия
      6. Абсолютный ноль
  3. Волны и оптика
    1. Волновые явления
      1. Природа волн
      2. Периодические волны
      3. Интерференция и суперпозиция
      4. Интерфейсы и барьеры
    2. Звук
      1. Природа звука
      2. Интенсивность
      3. Эффект Доплера (звук)
      4. Ударные волны
      5. Дифракция и интерференция (звук)
      6. Стоячие волны
      7. ударов
      8. Музыка и шум
    3. Физическая оптика
      1. Природа света
      2. Поляризация
      3. Эффект Доплера (свет)
      4. Черенковское излучение
      5. Дифракция и интерференция (свет)
      6. Тонкопленочная интерференция
      7. Цвет
    4. Геометрическая оптика
      1. Отражение
      2. Преломление
      3. Зеркала сферические
      4. Сферические линзы
      5. Аберрация
  4. Электричество и магнетизм
    1. Электростатика
      1. Электрический заряд
      2. Закон Кулона
      3. Электрическое поле
      4. Электрический потенциал
      5. Закон Гаусса
      6. Проводники
    2. Электростатические приложения
      1. Конденсаторы
      2. Диэлектрики
      3. Аккумуляторы
    3. Электрический ток
      1. Электрический ток
      2. Электрическое сопротивление
      3. Электроэнергия
    4. Цепи постоянного тока
      1. Резисторы в цепях
      2. Батареи в цепях
      3. Конденсаторы в цепях
      4. Правила Кирхгофа
    5. Магнитостатика
      1. Магнетизм
      2. Электромагнетизм
      3. Закон Ампера
      4. Электромагнитная сила
    6. Магнитодинамика
      1. Электромагнитная индукция
      2. Закон Фарадея
      3. Закон Ленца
      4. Индуктивность
    7. Цепи переменного тока
      1. Переменный ток
      2. RC-цепи
      3. Цепи RL
      4. LC цепи
    8. Электромагнитные волны
      1. Уравнения Максвелла
      2. Электромагнитные волны
      3. Электромагнитный спектр
  5. Современная физика
    1. Относительность
      1. Пространство-время
      2. Масса-энергия
      3. Общая теория относительности
    2. Quanta
      1. Излучение черного тела
      2. Фотоэффект
      3. Рентгеновские снимки
      4. Антиматерия
    3. Волновая механика
      1. Волны материи
      2. Атомарные модели
      3. Полупроводники
      4. Конденсированное вещество
    4. Ядерная физика
      1. Изотопы
      2. Радиоактивный распад
      3. Период полураспада
      4. Энергия связи
      5. Деление
      6. Fusion
      7. Нуклеосинтез
      8. Ядерное оружие
      9. Радиобиология
    5. Физика элементарных частиц
      1. Квантовая электродинамика
      2. Квантовая хромодинамика
      3. Квантовая динамика ароматов
      4. Стандартная модель
      5. Помимо стандартной модели
  6. Фундаменты
    1. шт.
      1. Международная система единиц
      2. Гауссова система единиц
      3. Британо-американская система единиц
      4. Разные единицы
      5. Время
      6. Преобразование единиц
    2. Измерение
      1. Значащие цифры
      2. По порядку величины
    3. Графики
      1. Графическое представление данных
      2. Линейная регрессия
      3. Подгонка кривой
      4. Исчисление
    4. Векторы
      1. Тригонометрия
      2. Сложение и вычитание векторов
      3. Векторное разрешение и компоненты
      4. Умножение вектора
    5. ссылку
      1. Специальные символы
      2. Часто используемые уравнения
      3. Физические константы
      4. Астрономические данные
      5. Периодическая система элементов
      6. Люди в физике
  7. Назад дело
    1. Предисловие
      1. Об этой книге
    2. Связаться с автором
      1. гленнелерт.нас
      2. Behance
      3. Instagram
      4. Твиттер
      5. YouTube
    3. Аффилированные сайты
      1. hypertextbook.com
      2. midwoodscience.org

Шесть оптических аберраций, которые могут повлиять на вашу систему зрения Teledyne Lumenera

Что такое оптическая аберрация?

Для получения наилучшего качества изображения объектив должен корректировать оптические аберрации. Без надлежащих исправлений изображения могут стать каким-то образом размытыми и потерять важные данные изображения.В этом блоге основное внимание уделяется шести оптическим аберрациям, их возникновению и способам их предотвращения / уменьшения негативного воздействия.

Оптическая аберрация — это дефект в конструкции линзы, из-за которого свет рассеивается вместо фокусировки для формирования четкого изображения. Это варьируется от всего света на изображении до только определенных пятен или краев, находящихся не в фокусе. Есть несколько типов оптических аберраций, которые могут возникнуть при визуализации. Построение идеальной системы зрения, в которой были бы исправлены все возможные аберрации, значительно увеличило бы стоимость линзы.На практике всегда есть какая-то форма аберрации, которая может быть обнаружена в линзе, но минимизация эффектов аберрации имеет решающее значение. Поэтому при изготовлении любого объектива обычно идут на некоторые компромиссы.

Чтобы объяснить, как аберрации размывают изображение, полезно сначала объяснить: что такое круг нерезкости? Когда точка света от цели достигает линзы, а затем сходится к датчику, она становится резкой. В противном случае, если он сходится до или после датчика, свет на датчике будет распространяться шире.Это можно увидеть на Рисунке 1, где видно, что точечный источник света сходится к датчику, но по мере изменения положения датчика также изменяется и количество света, распространяющегося вдоль датчика.

Чем больше рассеивается свет, тем меньше будет резкость изображения. Если диафрагма не мала, цели, находящиеся на большом расстоянии друг от друга на изображении, часто будут иметь не в фокусе фон или передний план. Это связано с тем, что свет, сходящийся на переднем плане, будет сходиться в другой точке, чем свет от цели, находящейся дальше на заднем плане.Для получения дополнительной информации о преимуществах использования диафрагмы в системах технического зрения прочтите блог Teledyne Lumenera «Повышение производительности системы визуализации с помощью оптимизации апертуры объектива». и превращает его в конус света. Это связано с тем, что при коме свет, попадающий в разные части линзы, будет фокусироваться все дальше и дальше по плоскости изображения, где расположен датчик.

Свет, попадающий в линзу под углом, может вызвать образование следа из расширяющихся кругов нерезкости на плоскости изображения.Это может привести к тому, что след расширяющегося света повлияет на любой точечный источник света, который пытается отобразить, как показано на рисунке 2. В верхней части рисунка 2 изображение аберрации комы можно увидеть как точечный источник с расширяющимися вниз кружками нерезкости. , создавая изображение в форме конуса. Часто это является результатом смещения оптики.

Кома случается с точечными источниками света, такими как звезды, поэтому это особенно важная аберрация для астрофотографии. Уменьшая диафрагму, можно удалить некоторые световые лучи, вызывающие эффект, но для чего-то вроде астрофотографии удаляется большая часть объекта, который необходимо отобразить.В таких случаях требуются линзы, разработанные специально для коррекции комы.

Астигматизм

Лучи, распространяющиеся в двух перпендикулярных плоскостях, могут иметь астигматизм, когда они фокусируются в разных точках. Это можно увидеть на рисунке 3, где две точки фокуса представлены красной горизонтальной и синей вертикальной плоскостями. Точка оптимальной резкости изображения будет между этими двумя точками, где кружок нерезкости для любой из плоскостей не слишком широк.Астигматизм вызывает искажения по сторонам и краям изображения при смещении оптики. Это часто описывается как отсутствие резкости при просмотре линии на изображении. Кома и астигматизм обычно являются результатом схожего смещения внутренней оптики линзовой системы. Когда астигматизм ухудшается, можно с уверенностью сказать, что наступит кома.


Эту форму аберрации можно исправить, используя правильную конструкцию линз, которую можно найти в самой качественной оптике. Первоначальные конструкции оптики, фиксирующей астигматизм, были разработаны компанией Carl Zeiss и разрабатывались более ста лет.На данный момент он обычно встречается только в линзах очень низкого качества или в тех случаях, когда внутренняя оптика была повреждена или сместилась через каплю линзы.

(Petzval) Кривизна поля

Многие линзы имеют округлое поле фокусировки. Это может привести к появлению мягких углов изображения и, прежде всего, к удержанию центра изображения в фокусе. Однако большинство объективов имеют округлое поле фокусировки и не могут сфокусировать все изображение без некоторой обрезки. Это связано с изогнутой поверхностью большей части линзовой оптики.Кривизна поля является результатом того, что плоскость изображения не является плоской из-за наличия нескольких точек фокусировки. На рисунке 4 плоскость изображения показана изогнутой, потому что каждая точка фокусировки находится в другой плоскости, перпендикулярной оптической оси. Когда линия используется для соединения этих точек, она показывает изогнутую плоскость. Благодаря тому, что свет попадает в линзу вне оптической оси, в результате точка фокусировки не фокусируется на датчике.


Объективы фотоаппаратов в значительной степени исправили это, но некоторая кривизна поля, вероятно, будет обнаружена на многих объективах.Некоторые производители датчиков фактически работают над изогнутыми датчиками, которые корректируют искривленное поле фокусировки. Такая конструкция позволила бы датчику корректировать аберрацию вместо того, чтобы требовать изготовления дорогостоящих линз с такой точностью. Используя этот тип сенсора, можно использовать более недорогие линзы для получения высококачественных результатов. Примеры из реальной жизни можно увидеть в космической обсерватории Кеплера, где изогнутая матрица датчиков используется для коррекции большой сферической оптики телескопа.Для получения дополнительной информации о телескопе Кеплера см. Https://www.nasa.gov/mission_pages/kepler/main/index.html.

Искажение

Искажение — это способ искажения изображения по направлению к краям и сторонам кадра изображения. Для камер с очень большим или очень низким фокусным расстоянием эффекты искажения могут быть наиболее заметными. Две наиболее распространенные формы искажения — это бочкообразный и подушкообразный искажения.

Бочкообразное искажение

Изображения с бочкообразным искажением имеют края и стороны, изогнутые от центра.Визуально кажется, что на изображении есть выпуклость, поскольку оно отражает появление искривленного поля зрения (FoV). Например, при использовании объектива с меньшим фокусным расстоянием (также называемого широкоугольным объективом) с высоты в высоком здании можно получить гораздо более широкое поле зрения. Это наиболее преувеличено при использовании объектива типа «рыбий глаз», который дает очень искаженное и широкое поле зрения, как показано на рисунке 5. На этом изображении линии сетки используются, чтобы помочь проиллюстрировать, как эффект искажения создает более растянутое изображение наружу ближе к сторонам и края.

Свет, попадающий в линзу, отклоняется от оптической оси и вызывает бочкообразное искажение. В случае широкоугольного объектива дополнительное преимущество гораздо более широкого поля зрения может быть более значительным, чем аберрация на концах изображений, поскольку обеспечивает большую площадь изображения. Следует отметить, что существуют прямолинейные линзы, которые компенсируют бочкообразное искажение и выравнивают поле зрения. Это может быть важно для анализа изображений, поскольку требует использования короткого фокусного расстояния.

Для аэрофотосъемки, требующей широкого поля зрения для лучшего захвата ландшафта, альтернативой использованию очень малых фокусных расстояний является использование нескольких расположенных рядом камер. Поскольку наиболее важной частью изображения большой площади является ширина пикселя сенсора, а не полное разрешение камеры, одновременная съемка изображений несколькими камерами может быть весьма полезной. Более подробно этот вопрос рассматривается в официальном документе Teledyne Lumenera «Использование одной и нескольких камер в аэрофотосъемке».»

Тем не менее, это целесообразно на определенных высотах, но в большинстве случаев на определенной высоте камере потребуется большее фокусное расстояние, чтобы иметь возможность четко отображать объекты, находящиеся на большем расстоянии. Поэтому широкоугольные объективы могут обеспечивать детализацию для аэрофотосъемки или других приложений, таких как точное земледелие, но необходимо учитывать требования к высоте. Ключевым фактором является расстояние от земли (GSD), которое потребуется системе технического зрения. В условиях, когда камера фиксирована, а высота камеры остается постоянным, например, в теплице, использование широкоугольного объектива может помочь получить изображение большей части целевой окружающей среды.Чтобы узнать больше о GSD и о том, как настроить систему аэрофотосъемки, прочтите блог Teledyne Lumenera «Задача аэрофотосъемки: получение четкого и резкого изображения».

Подушкообразное искажение

Когда свет направляется в По оптической оси из-за подушкообразного искажения изображение кажется растянутым внутрь. Следовательно, края и стороны изображения будут казаться изогнутыми к центру изображения, как показано на рисунке 6, где линии сетки изгибаются к центру, чем дальше они уходят.

Эта форма аберрации чаще всего встречается у телеобъективов с большим фокусным расстоянием. Телеобъектив увеличит цель на изображении, и чем больше фокусное расстояние, тем более обрезанным и увеличенным будет полученное изображение. Как и в случае с другими аберрациями, это в основном влияет на края и стороны изображения. Таким образом, самый простой способ сохранить изображение в фокусе — это установить на объектив меньшую диафрагму. На рисунке 6 центр изображения остается неискаженным, поэтому при использовании диафрагмы меньшего размера искаженный свет, проникающий с края, оказывается заблокированным.

Искажение усов

Искажение усов — это комбинация подушкообразного и цилиндрического искажений. Это приводит к тому, что внутренняя часть изображения изгибается, а внешняя часть изображения изгибается внутрь. Искажение усов — довольно редкая аберрация, когда на изображение влияет более одного шаблона искажения. Искажение усов обычно является признаком того, что объектив очень плохо сконструирован, поскольку это кульминация оптических ошибок, вызывающих слияние аберраций.

Расфокусировка

Практически любой, кто использовал какую-либо камеру, знаком с аберрацией расфокусировки. Когда изображение просто не в фокусе, оно испытывает аберрацию расфокусировки. Уменьшение резкости и контрастности изображения приведет к тому, что детали станут более размытыми с постепенными переходами.

Обычно это происходит из-за того, что ни одна из целей на изображении не находится в месте, где излучаемый или отражающийся от них свет сходится к датчику. Это означает, что свет будет фокусироваться на другой плоскости изображения, достаточно далеко от датчика, что приведет к полному размытию изображения.Весь свет будет иметь достаточно большой круг нерезкости, чтобы казаться полностью не в фокусе, как показано на рисунке 7.

Чтобы исправить расфокусировку, просто отрегулируйте фокусировку на объективе или положение камеры, пока цель не окажется в фокус. Однако в определенных условиях камера не может сфокусироваться на конкретной цели. Это часто зависит от расстояния: объект находится слишком близко или слишком далеко от объектива. В случае, когда невозможно добиться фокусировки, может потребоваться другой объектив камеры, чтобы изменить фокусное расстояние и минимальное расстояние фокусировки.В качестве альтернативы, уменьшение диафрагмы может позволить объективу сфокусироваться на дополнительных целях, которые находятся дальше, эффективно увеличивая глубину резкости, которая представляет собой расстояние между самой близкой и самой дальней целью, которые остаются в фокусе. Чтобы понять, какое фокусное расстояние требуется для системы зрения, прочтите информационный документ TeledyneLumenera «Правильное решение: выбор линзы для системы зрения».

Хроматический

Продольная / осевая аберрация

Цвет света представляет собой определенную длину волны света.Цветное изображение будет иметь несколько длин волн, попадающих в линзу и фокусирующихся в разных точках из-за преломления. Продольная или осевая хроматическая аберрация возникает из-за того, что разные длины волн фокусируются в разных точках вдоль оптической оси. Чем короче длина волны, тем ближе точка фокусировки к линзе, в то время как противоположное верно для длин волн, фокусирующихся дальше от линзы, как показано на рисунке 8. При уменьшении диафрагмы входящий свет может все еще фокусироваться на разных участках. точек, но ширина (диаметр) «кружков нерезкости» будет намного меньше, что приведет к менее резкому размытию.

Поперечная / боковая аберрация

Внеосевой свет, который приводит к разным длинам волн, распределяемым по плоскости изображения, является поперечной или боковой хроматической аберрацией. Это приводит к появлению цветной окантовки по краям объектов на изображении. Это труднее исправить, чем продольную хроматическую аберрацию.


Его можно зафиксировать с помощью ахроматического дублета, вводящего разные показатели преломления. Смещая два конца видимого спектра к одной точке фокусировки, можно удалить цветную окантовку.Как для поперечной, так и для продольной хроматической аберрации также может помочь уменьшение размера апертуры. Кроме того, может быть полезно не отображать целевые объекты в высококонтрастных средах (т. Е. Изображения с очень светлым фоном). В микроскопии линза может использовать апохромат (APO) вместо ахроматной линзы, которая использует три линзы для коррекции всех длин волн входящего света. Когда цвет имеет первостепенное значение, уменьшение хроматической аберрации даст наилучшие результаты.

Итог

По мере того, как количество пикселей сенсора продолжает увеличиваться, слабость конструкции объектива может стать более очевидной, а аберрации станут более заметными. Существует несколько типов аберраций, но постоянная тенденция состоит в том, что они размывают изображение по бокам и по краям.

Самый простой способ улучшить фокусировку на изображении, чтобы большая часть поля зрения оставалась в фокусе, — это применить меньшую диафрагму к объективу. Это общее решение в ситуациях, когда аберрации незначительны.Это обеспечит большую глубину резкости, но также снизит яркость изображения. Следовательно, это жизнеспособное решение только при наличии достаточного освещения.

Однако оптика в системе линз может смещаться. В тех случаях, когда аберрация очень сильна, единственным решением может быть более пристальный взгляд на внутреннюю оптику объектива камеры. Чтобы избежать этого, всегда следует обращаться с линзами осторожно и закреплять их, чтобы избежать чрезмерных ударов или вибрации. Некоторые аберрации можно исправить, отрегулировав внутреннюю оптику объектива, но для этого требуется много точной работы, и ее рекомендуется выполнять только обученным профессионалам.

Следует отметить, что еще одна распространенная аберрация — сферическая аберрация. Из-за формы сферических линз, имеющих изогнутую поверхность, свет будет отклоняться под более крутым углом по мере приближения к краю, заставляя его фокусироваться в разных точках вдоль оптической оси. Чтобы узнать больше о сферической аберрации, прочтите специальный блог «Минимизация сферической аберрации: сделайте правильный выбор линзы для вашей системы визуализации».

За дополнительной информацией обращайтесь к экспертам Teledyne Lumenera по визуализации.Они также могут помочь с выбором камер, которые наилучшим образом соответствуют вашим требованиям. Обратитесь по адресу [email protected].

И подпишитесь на нашу рассылку, чтобы автоматически получать регулярные обновления от Teledyne Lumenera.

Сравнение оптических аберраций | Эдмунд Оптикс

Выявление аберраций | Примеры аберраций

Оптические аберрации — это отклонения от совершенной математической модели. Важно отметить, что они не вызваны какими-либо физическими, оптическими или механическими дефектами.Скорее, они могут быть вызваны самой формой линзы или размещением оптических элементов внутри системы из-за волновой природы света. Оптические системы обычно проектируются с использованием оптики первого порядка или параксиальной оптики для расчета размера и местоположения изображения. Параксиальная оптика не учитывает аберрации; он рассматривает свет как луч и поэтому не учитывает волновые явления, вызывающие аберрации. Чтобы получить представление об оптических аберрациях, просмотрите Хроматические и Монохроматические оптические аберрации.

После определения различных групп и типов хроматических и монохроматических оптических аберраций трудной частью становится их распознавание в системе посредством компьютерного анализа или наблюдения в реальном мире, а затем корректировка системы для уменьшения аберраций. Обычно проектировщики оптики сначала помещают систему в программное обеспечение для проектирования оптических систем, такое как Zemax® или Code V®, чтобы проверить производительность и отклонения системы. Важно отметить, что после изготовления оптического компонента аберрации можно распознать, наблюдая за выходным сигналом системы.

Оптическая идентификация аберраций

Определение того, какие аберрации присутствуют в оптической системе, не всегда является простой задачей, даже на этапе компьютерного анализа, поскольку обычно в любой данной системе присутствуют две или более аберрации. Разработчики оптики используют различные инструменты для распознавания аберраций и их исправления, часто включая компьютерные точечные диаграммы, волновые веерные диаграммы и лучевые веерные диаграммы. Точечные диаграммы показывают, как одна светящаяся точка будет выглядеть после того, как она будет отображена через систему.Волновые веерные диаграммы — это графики волнового фронта относительно плоского волнового фронта, где идеальная волна была бы плоской вдоль направления x. Диаграммы лучевого веера представляют собой графики зависимости точек лучевого веера от координат зрачка. В следующем меню показаны типичные диаграммы вееров волн и лучей для тангенциальной (вертикальная, направление y) и сагиттальной (горизонтальная, направление z) плоскостей, где H = 1 для каждой из следующих аберраций: наклон (W 111 ), расфокусировка (W 020 ), сферический (W 040 ), кома (W 131 ), астигматизм (W 222 ), кривизна поля (W 220 ) и искажение (W 311 ).Просто выберите интересующую аберрацию, чтобы увидеть каждую иллюстрацию.

Название аберрации (коэффициент волнового фронта):

Наклон (W111) Расфокусировка (W020) Сферическая (W040) Кома (W131) Астигматизм (W222) Кривизна поля (W220) Искажение (W311)


Рисунок 1: Рисунок диска Эйри

Распознавание аберраций, особенно на стадии проектирования, является первым шагом в их исправлении. Почему разработчик оптики хочет исправить аберрации? Ответ заключается в создании системы с ограничением дифракции, что является наилучшей возможной производительностью.В системах с дифракционным ограничением все аберрации содержатся в размере пятна на диске Эйри или в размере дифракционной картины, вызванной круглой апертурой (рис. 1).

Уравнение 1 можно использовать для расчета размера пятна диска Эйри (d), где λ — длина волны, используемая в системе, а f / # — f-число системы.

(1) $$ d = 2,44 \ cdot \ left (f / \ # \ right) $$

ПРИМЕРЫ ОПТИЧЕСКИХ АБЕРРАЦИЙ

После того, как система спроектирована и изготовлена, аберрации можно наблюдать путем визуализации точечного источника, такого как лазер, через систему, чтобы увидеть, как одна точка появляется на плоскости изображения.Могут присутствовать множественные аберрации, но в целом, чем больше похоже изображение на пятно, тем меньше аберраций; это независимо от размера, так как пятно может быть увеличено системой. Следующие семь примеров иллюстрируют поведение луча, если соответствующая аберрация была единственной в системе, моделирование аберрированных изображений с использованием общих тестовых целей (рисунки 2-4) и возможные корректирующие действия для минимизации аберрации.

Моделирование было создано в Code V® и преувеличено, чтобы лучше проиллюстрировать индуцированную аберрацию.Важно отметить, что обсуждаются только аберрации первого и третьего порядка из-за их общности, поскольку исправление аберраций более высокого порядка становится очень сложным для небольшого улучшения качества изображения.

Рисунок 2: Целевой показатель искажений в сети с фиксированной частотой

Рисунок 3: Отрицательный контраст 1951 г. Цель разрешения ВВС США

Рисунок 4: Звездная цель

Наклон — W 111

Рисунок 5a: Представление аберрации наклона

Рисунок 5b: Моделирование аберрации наклона

Характеристика
  • Изображение неправильно увеличено
  • вызвано наклоном фактического волнового фронта относительно опорного волнового фронта
  • Первый порядок: W 111 = Hρcos (θ)
 Действие по устранению
  • Изменить увеличение системы
Расфокусировка — W 020

Рисунок 6a: Представление аберрации расфокусировки

Рисунок 6b: Моделирование аберрации расфокусировки

Характеристика
  • Изображение в неправильной плоскости изображения
  • вызвано неправильным эталонным изображением
  • Используется для исправления других отклонений
  • Первый порядок: W 020 = ρ 2
Действие по устранению
  • Система перефокусировки, найти новое эталонное изображение
Сферический — W 040

Рисунок 7a: Представление сферической аберрации

Рисунок 7b: Моделирование сферической аберрации

Характеристика
  • Изображение выглядит размытым, лучи от края фокусируются в другой точке, чем лучи от центра
  • Встречается со всей сферической оптикой
  • Аберрация по оси и вне оси
  • Третий порядок: W 040 = ρ 4
Действие по устранению
Кома — W 131

Рисунок 8a: Представление аберрации комы

Рисунок 8b: Моделирование аберрации комы

Характеристика
  • Возникает при изменении увеличения в зависимости от местоположения на изображении
  • Два типа: тангенциальный (вертикальный, направление Y) и сагиттальный (горизонтальный, направление X)
  • Только вне оси
  • Третий порядок: W 131 = Hρ 3 ; cos (θ)
 Действие по устранению
  • Используйте двойную линзу с разнесением и ограничителем в центре
Астигматизм — W 222

Рисунок 9a: Представление аберрации астигматизма

Рисунок 9b: Моделирование аберрации астигматизма

Характеристика
  • Образует две точки фокусировки: одну в горизонтальном (сагиттальном) направлении, а другую в вертикальном (тангенциальном) направлении
  • Выходной зрачок выглядит эллиптическим вне оси, радиус меньше в одном направлении
  • Только вне оси
  • Третий порядок: W 222 = H 2 ρ 2 cos 2 (θ)
 Действие по устранению
  • Противодействие с расфокусировкой
  • Используйте двойную линзу с разнесением и ограничителем по центру
Кривизна поля — W 220

Рисунок 10a: Представление аберрации кривизны поля

Рисунок 10b: Моделирование аберрации кривизны поля

Характеристика
  • Изображение идеальное, но только на изогнутой плоскости изображения
  • Вызвано распределением питания оптики
  • Только вне оси
  • Третий порядок: W 220 = H 2 ρ 2
Действие по устранению
Искажение — W 311

Рисунок 11a: Представление аберрации искажения

Рисунок 11b: Моделирование аберрации искажения ствола

Рисунок 11c: Моделирование аберрации подушкообразного искажения

Характеристика
  • Ошибка квадратичного увеличения, точки на изображении либо слишком близки, либо слишком далеко от центра
  • Положительное искажение называется бочкообразным искажением, отрицательное — подушкообразным искажением
  • Только вне оси
  • Третий порядок: W 311 = H 3 ρcos (θ)
 Действие по устранению
  • Уменьшено путем размещения диафрагмы в центре системы

Распознавание оптических аберраций очень важно для их коррекции в оптической системе, так как цель состоит в том, чтобы добиться дифракционного ограничения в системе.Оптические системы и системы визуализации могут содержать несколько комбинаций аберраций, которые можно классифицировать как хроматические или монохроматические. Коррекцию аберраций лучше всего выполнять на этапе проектирования, когда такие действия, как перемещение диафрагмы или изменение типа оптической линзы, могут значительно снизить количество и серьезность (или величину) аберраций. В целом, разработчики оптики работают над уменьшением аберраций первого и третьего порядка, прежде всего потому, что уменьшение аберраций более высокого порядка значительно усложняет работу при лишь небольшом улучшении качества изображения.

Номер ссылки

  1. Дерениак, Юстас Л. и Тереза ​​Д. Дерениак. Геометрическая и тригонометрическая оптика . Кембридж: Издательство Кембриджского университета, 2008.

аберраций | Эдмунд Оптикс

Это Раздел 3.5 Руководства по работе с изображениями.

Оптические аберрации — это отклонения характеристик от идеальной математической модели. Важно отметить, что они не вызваны какими-либо производственными дефектами — физическими, оптическими или механическими.Скорее, они присущи конструкции линз и обусловлены дифракцией, преломлением и волновой природой света. Таким образом, не существует «идеального» объектива. Эффекты от различных аберраций в конструкции объектива в конечном итоге проявляются в характеристиках и влияют на функцию передачи модуляции (MTF), размер пятна, телецентричность, глубину резкости (DOF) и другие. Теория аберраций — абстрактный и сложный предмет. Однако понимание того, как аберрации влияют на производительность, важно для успеха приложения.

Общие типы аберраций

Хотя теория аберраций — обширный предмет, базовые знания нескольких фундаментальных концепций могут облегчить понимание: сферическая аберрация, астигматические аберрации, кривизна поля и хроматическая аберрация.

Сферическая аберрация

Сферическая аберрация означает фокусировку лучей на разных расстояниях в зависимости от того, где они взаимодействуют с линзой, и является функцией размера диафрагмы. Чтобы описать сферическую аберрацию, необходимо знать угол падения света. Этот угол возникает там, где лучи света попадают на изогнутую поверхность линзы, и представляет собой угол между лучом и поверхностью. Чем круче угол падения, тем больше будет преломляться свет (, рис. 1, ). На рисунке 1 показано, что когда параллельные лучи в пространстве объекта сталкиваются с линзой, угол падения увеличивается по мере того, как они попадают на поверхность линзы выше.Качество изображения от объективов с большой апертурой (малое f / # s) с большей вероятностью страдает от сферической аберрации из-за большего угла падения. Объективы, страдающие сферической аберрацией, можно улучшить, увеличив f / # путем закрытия диафрагмы, но есть предел того, насколько это улучшает качество изображения. Слишком сильное закрытие диафрагмы приводит к более быстрому снижению производительности дифракции (см. Предел дифракции в разделе «Диск Эйри и предел дифракции»). Оптические конструкции, включающие стекло с высоким показателем преломления или дополнительные элементы, используются для коррекции сферической аберрации в светосильном (малом f / #) объективе; Эти конструкции уменьшают величину преломления на каждой поверхности и, как следствие, величину сферической аберрации.Однако это увеличивает размер, вес и стоимость линзы в сборе.

Рисунок 1: Пример сферической аберрации. Свет, падающий на края линзы, фокусируется быстрее из-за более высокого угла падения. Обратите внимание, что лучи ближе к оптической оси (меньший угол падения) преломляются меньше).

Астигматическая аберрация

Астигматизм — это функция углов поля зрения. Подводя итог, астигматическая аберрация возникает, когда линза должна работать в широком поле, но производительность в направлении поля снижается по сравнению с характеристикой, ортогональной к полю (соответственно, сагиттальной или тангенциальной).Если посмотреть на серию полос, которые наполовину горизонтальны (тангенциальные) и наполовину вертикальны (сагиттальные), полосы в одном направлении будут в фокусе, но полосы в другом направлении будут не в фокусе (показано на рис. 2а). и 2b ). Это вызвано тем фактом, что лучи, находящиеся далеко от центра объекта, не проходят через осесимметричные поверхности, как это делают осевые лучи (, рис. 3, ). Чтобы исправить это, должны произойти две вещи: конструкция линз должна быть симметричной относительно апертуры, а лучи поля должны иметь малые углы падения.Сохранение симметричности конструкции приводит к форме, подобной двойной гауссовой линзе. Обратите внимание, что симметричные конструкции не позволяют использовать телефото или обратный телефото, что может привести к тому, что конструкции с длинным фокусным расстоянием будут большими, а конструкции с коротким фокусным расстоянием — маленькими задними фокусными расстояниями. Для уменьшения углов падения, как и для сферической аберрации, требуются очки с более высоким показателем преломления и дополнительные элементы, что приводит к увеличению размера линз, их веса и стоимости. Упрощенное определение, используемое здесь, намеренно объединяет эффекты астигматизма и комы для простоты понимания.

Рис. 2: Полевая точка без астигматизма (a) и полевая точка с астигматизмом (b).

Рисунок 3: Внеосевая асимметрия. Обратите внимание, что касательная и сагиттальная точки фокусировки разные.

Кривизна поля

Кривизна поля ( Рис. 4 ) — это аберрация, которая описывает величину изгиба плоскости изображения из-за кривизны конструкции линзы. Эта аберрация вызвана тем, что сумма фокусных расстояний линз в системе (умноженная на показатели преломления) не равна нулю.Если сумма положительна (типично для объектива, формирующего изображение), плоскость изображения будет иметь вогнутую кривизну. Поскольку изгиб плоскости изображения почти никогда не подходит для линз машинного зрения, разработчик оптики должен вставить корректирующие элементы с отрицательным питанием, чтобы уменьшить эту сумму. Это делает линзы длиннее и заставляет отрицательную линзу приближаться к плоскости изображения, уменьшая заднее фокусное расстояние линзы.

Рис. 4: Пример кривизны поля, показывающий неплоскую поверхность с наилучшей фокусировкой.

Хроматическая аберрация

Свет с разной длиной волны фокусируется в разных точках, поскольку показатель преломления стекла зависит от длины волны света. Линзы, использующие более длинные волны света, имеют относительно большее фокусное расстояние, чем линзы, использующие более короткие длины волн. Поскольку дисперсия стекла определяет преломляющую способность стекла на разных длинах волн, хроматическую аберрацию можно устранить, создав линзу формирования изображения, которая содержит как положительные, так и отрицательные линзы, сделанные с использованием очков с разной дисперсией.Это показано на рис. 5 , где сравнивается синглет с ахроматической дублетной линзой. Обратной стороной такой конструкции является увеличение количества используемых линз. Чтобы уменьшить аберрацию, необходимо использовать линзы с более низким индексом (с более высокими числами аббе). Как упоминалось ранее, для коррекции сферических и астигматических аберраций необходимы линзы с более высоким коэффициентом преломления; если необходимо выполнить коррекцию сферических, астигматических и хроматических аберраций, необходимы дополнительные линзы. Кроме того, наиболее желательные для цветокоррекции очки часто имеют свойства, которые делают их более дорогими и сложными в производстве.Минимизация хроматической аберрации за счет использования монохроматического света дает значительную экономию средств и сложности.

Рис. 5: Сравнение пятен синглетной и дублетной линз.

Хроматический сдвиг фокуса

Тип хроматической аберрации, хроматический фокальный сдвиг, описывает, как разные длины волн фокусируются в разных продольных положениях (вдоль оптической оси). Цель большинства конструкций линз для формирования изображений — обеспечить фокусировку всех желаемых длин волн в одной и той же плоскости (где расположен датчик).Получить сингулярную плоскость фокусировки в широком спектральном диапазоне физически невозможно. Однако можно подойти близко. Если длины волн сфокусированы ближе к одной плоскости, на изображении будет наблюдаться меньше проблем.

На рисунке 6 показана кривая хроматического фокального сдвига. Поскольку это пример ахроматической линзы , две длины волны фокусируются в одной плоскости. По оси ординат показано изменение длины волны от короткой до длинной (от синего к красному в видимом спектре).Вертикальная черная линия представляет собой плоскость, в которой может располагаться датчик, а ось абсцисс показывает расстояние от этого местоположения. Синяя изогнутая линия показывает относительное расположение наилучшего фокуса в зависимости от длины волны. Кривая подтверждает, что этот дизайн является ахроматическим, поскольку даже при небольшом перемещении влево или вправо черная линия пересекает синюю кривую только в двух точках / длинах волн.

Рисунок 6: Кривая хроматического смещения фокуса для ахроматического объектива.

Синие, зеленые и красные точки представляют длины волн, связанные с обычными светодиодами 470 нм, 520 нм и 630 нм (синий, зеленый и красный).Обратите внимание, что зеленая точка фокусируется слева от плоскости датчика, а красная и синяя точки — справа; это наиболее сбалансированное положение фокуса системы линз, если используются все длины волн или белый свет (который охватывает все длины волн). Такая конструкция обеспечивает неидеальное качество изображения, поскольку ни одна из длин волн не находится в фокусе. Если используется только одна длина волны, производительность улучшится, поскольку эффекты балансировки, используемые для других длин волн, будут устранены. Хотя этот пример демонстрирует, что красный и синий можно сбалансировать, это не всегда так.Большинство конструкций линз ахроматические, но для очень маленьких пикселей это может быть проблемой.

Показано в том же масштабе, что и . Рис. 6 , . Рис. 7. показывает апохроматическую линзу . Апохроматическая линза предназначена для фокусировки трех длин волн в одной плоскости. Хотя это гораздо более сложная конструкция, она обеспечивает превосходную балансировку по спектру длин волн. Как показано, все три цвета светодиода можно сфокусировать на одной и той же сенсорной плоскости, что обеспечивает превосходное качество изображения.Конструкции апохроматических линз обладают высокими характеристиками, но малой универсальностью и хорошо работают в меньшем диапазоне увеличений и WD. К тому же это зачастую дорогие конструкции из-за дополнительных элементов из дорогих материалов. Многие высококачественные объективы с большим увеличением (например, объективы микроскопов) апохроматичны.

Рисунок 7: Хроматический сдвиг фокуса для апохроматической линзы.

Какие категории аберраций? | Узнайте о Microscope

Аберрации, ухудшающие качество формирования изображения, подразделяются на следующие категории.

Аберрации Зейделя = «Разброс точек изображения» + «Кривизна поля» + «Геометрическое искажение»

Вышеупомянутые аберрации (1) — (3) означают «разброс точек изображения» по сравнению с требованием (i) для идеального изображения формирование, аберрация (4) означает «кривизну поля» против требования (ii), а (5) означает «геометрическое искажение» против (iii). Кроме того, аберрации (6) и (7) означают «хроматическое размытие» на изображении, вызванное характеристиками стеклянного материала, используемого для оптической системы.Между тем, чтобы включить эффект дифракции света, «разброс точек изображения» можно также называть «аберрацией волнового фронта», также принимая во внимание фазу со светом, принимаемым как «волна».

(1) Сферическая аберрация

Когда световые лучи, излучаемые из точки объекта на оси, попадают в линзу, лучи с более высокой числовой апертурой (N.A.) преломляются сильнее, пересекая оптическую ось вдали от идеального положения для формирования изображения. Аберрация из-за вариаций положений формирования изображения в зависимости от разницы в числовой апертуре (Н.А.) световых лучей на оси известна как «сферическая аберрация». (Сферическая аберрация пропорциональна кубу числовой апертуры (Н. Объективы Olympus обладают превосходными оптическими характеристиками независимо от высокой числовой апертуры (N.A.) благодаря сложной конструкции и технологиям производства.

(2) Кома аберрация

Даже если сферическая аберрация исправлена ​​достаточно малой, световые лучи, испускаемые из точек объекта, расположенных вне оси, могут не сходиться в одной точке поля изображения, оставляя асимметричное размытие со следом, подобным комете. Эта аберрация известна как «аберрация комы».

(3) Астигматическая аберрация.

Линза объектива, для которой были скорректированы сферические аберрации и аберрации комы, может быть не в состоянии сблизить точки объекта с оси в точку, разделяя эти точки на сегмент изображения в концентрическом и радиальном направлениях.Эта аберрация известна как «астигматическая аберрация». Объектив с любой астигматической аберрацией изменит ориентацию размытия точечного изображения на продольную или поперечную по отношению к точке до или после точки фокусировки.

(4) Аберрация кривизны поля

Поле изображения объекта на плоскости, перпендикулярной оптической оси, не всегда является плоской поверхностью, перпендикулярной оптической оси, но обычно является изогнутой поверхностью. Это явление называется «аберрацией кривизны поля».Если линза объектива имеет аберрацию кривизны поля, изображение будет отличаться по положению к периферии поля зрения. Следовательно, если центр изображения оказывается в фокусе, периферия изображения становится не в фокусе. Чтобы получить четкое изображение вплоть до периферии, необходимо в достаточной мере скорректировать эту аберрацию.

(5) Искажение аберрации

Явление, при котором форма на плоскости объекта не становится похожей на форму поля изображения, известно как «аберрация искажения».Линза объектива с любой аберрацией искажения деформирует квадратное изображение до бочкообразной или игольчатой ​​формы.

Оптические системы микроскопов имеют небольшую аберрацию искажения. Эта аберрация искажения может вызвать ошибку измерения при геометрическом измерении.

(6) Хроматическая аберрация

Стекло, используемое в оптической системе, имеет свойство иметь различный показатель преломления в зависимости от длины волны света. Это вызывает разницу в фокусном расстоянии в зависимости от длины волны, что приводит к отклонению положения формирования изображения.

Что такое аберрации: Недопустимое название — Викисловарь

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Пролистать наверх