Комплексное решение оптических дефектов фотообъективов: причины осевой хроматической аберрации/увеличения, сферической аберрации, комы и астигматизма, а также улучшение уменьшения диафрагмы

1. Физические причины пяти основных оптических монохроматических аберраций (аберрации Зейделя)

Из-за ограничений преломляющих физических свойств идеальной сферической линзы свет не может идеально сходиться в чистой точке, что приводит к пяти классическим монохроматическим аберрациям:

1. Сферическая аберрация:
   -Причина: фокус света, преломленного через край линзы, находится ближе к линзе, чем фокус света, преломленного через центр линзы, что приводит к размытому кругу до и после фокуса.

• Симптомы: При полностью открытой широкой диафрагме весь экран покрывается слоем белой дымки (малоконтрастный мягкий фокус).
  – Улучшение: Уменьшите диафрагму на 1–2 ступени и значительно исчезните или используйте асферические линзы, чтобы исправить это.

2. Кома:

• Причина: увеличение не одинаково, когда внеосевой косо падающий луч проходит через разные области линзы.
• Характеристика: Точечный источник света на краю фотографии звездного неба или ночной сцены вытягивается и образует радиально расходящийся хвост, похожий на «комету» или «летящую ласточку», разрушая форму точки края звезды.

3. Астигматизм и кривизна поля:

• Астигматизм: точки фокусировки в сагиттальном направлении (Сагиттальный) и меридиональном направлении (Меридиональный) не находятся в одной фокальной плоскости, в результате чего перекрестные линии на краях изображения не могут быть в фокусе одновременно.
• Кривизна поля зрения: лучшая фокусирующая поверхность объектива — это не плоская поверхность, а изогнутое сферическое дно в форме чаши, из-за чего края становятся нерезкими и размытыми, когда центр изображения находится в фокусе.

2. Две ветви хроматической аберрации: осевая хроматическая аберрация и хроматическая аберрация увеличения.

Свет разной длины волны (красный, зеленый, синий) имеет разный показатель преломления в оптическом стекле (явление дисперсии):

1. Осевая хроматическая аберрация (Продольная/Аксиальная ХА) – «Не в фокусе пурпурно-зеленый край»:

• Физический механизм: красный свет имеет большую длину волны и небольшой показатель преломления и падает за датчик; сине-фиолетовый свет имеет большой показатель преломления и падает перед датчиком.
• Симптомы: на высококонтрастном крае перед фокальной плоскостью появляется фиолетовый/пурпурный диффузный край, а на крае за фокальной плоскостью — зеленый край.
• Метод устранения: Диафрагму необходимо закрыть (от f/1,4 до f/2,8 или f/4 сведение будет большим); усовершенствованная ахроматическая линза (APO - Apochromate) использует флюорит (Fluorite) и линзу со сверхнизкой дисперсией (ED) для сведения трех длин волн в одну точку.

2. Боковая/поперечная СА — «Край красный и синий край»:

• Физический механизм: из-за разного увеличения в фокальной плоскости после преломления внеосевых лучей размеры изображений красного и синего света различаются.
• Симптомы: только по краям и четырем полярным углам экрана по краям глянцевых объектов появляются яркие красно-голубые или сине-желтые тонкие цветные края.
• Особенности: Уменьшение диафрагмы не улучшает ситуацию! Однако, поскольку это чисто геометрическая ошибка масштабирования, проверка «Удалить хроматическую аберрацию» в камере или Lightroom может обеспечить почти 100% идеальную цифровую коррекцию без потерь.

3. Количественная таблица амплитуды улучшения сжатия апертуры

Понимание чувствительности различных аберраций к сжатию диафрагмы поможет добиться наилучшего разрешения при максимально научной диафрагме при реальной съемке:

---