Хроматизм положення (1) і його зменшення за допомогою ахроматической лінзи (2)
приклад аберації

Хроматична аберація - паразитна дисперсія світла, що проходить через оптичну систему (фотографічний об'єктив, бінокль, мікроскоп, телескоп і т. д.). При цьому білий світ розкладається на складові його кольорові промені, в результаті чого зображення предмета в різних кольорах не збігаються в просторі зображень.

Крім цього, до хроматичної аберації можна віднести хроматичні різниці геометричних аберацій (див. нижче).

Хроматична аберація веде до зниження чіткості зображення, а іноді також і до появи на ньому кольорових контурів, смуг, плям, які у предмета відсутні.


1. Хроматизм положення

Схема виправлення хроматизму положення: 1 - крон, 2 - флінт, 3 - зелений промінь, 4 - точка відомості синього і червоного променів

Оптичне скло та інші оптичні матеріали володіють дисперсією, тобто показник заломлення відрізняється для променів різного кольору.

Коефіцієнт заломлення синіх променів, як правило, більше, ніж червоних, тому їх фокус F_C \! розташований ближче до задній головній точці лінзи, чому фокус червоних променів F_K \! . Звідси випливає, що для променя білого світу єдиного фокусної відстані в однієї лінзи не існує, а є сукупність фокусних відстаней променів усіх кольорів.

Різниця F_C-F_K \! називається хроматизм положення (або хроматичної різницею положення, поздовжньої хроматичної аберацією). Діафрагмування кілька її зменшує.

При цьому зображення предмета в променях різного кольору будуть знаходитися на різних відстанях від задньої головної точки. Якщо наводити на різкість по червоним променям, зображення в синіх променях буде не в фокусі, і навпаки.

Хроматичні аберації у фотографічних об'єктивів ретельно усуваються. Система лінз, в якій зближені фокуси двох (наприклад, синіх і жовтих) променів, називається ахроматической, а при зближенні фокусів трьох променів - апохроматичних, чотирьох - суперахроматіческой.

Хроматизм положення викликає значну нерізкість зображення, тому при чорно-білій зйомці моноклем і перископом, у яких він не усунутий, після установки на різкість потрібно ввести додаткову поправку на положення об'єктива щодо світлочутливого елемента p \! , Яка визначається за формулою:

p = \ frac {d ^ 2} {50f} ,

де d \! - поєднане фокусна відстань; f \! - фокусна відстань монокля або перископа.

Необхідність в поправці викликається тим, що при візуальній наводкою зображення за підвищеної чутливості ока до жовтих променів встановлюється в їх фокусі, а не у фокусі синьо-фіолетових променів, до яких найбільш чутливий чорно-білий несенсибілізованими фотоматеріал. Останні, будучи не в фокусі, утворюють значні кружки розсіювання, що зменшують різкість зображення.

Хроматизм положення може бути виправлений шляхом комбінування збиральної і розсіює лінз з стекол з різним дисперсією. При проходженні через першу лінзу промінь відхиляється до оптичної осі і диспергирует; увійшовши в другу лінзу, він незначно відхиляється у зворотний бік і повторно диспергирует, але у зворотному напрямку. В результаті хроматична аберація першої лінзи компенсується другий, негативною, лінзою, і промені різних кольорів зберуться в одній точці. Такі лінзи, які виправляють хроматизм положення, називаються ахроматичними лінзами (ахроматамі).

Ахроматичні лінзи використовуються в багатьох сучасних об'єктивах. Ахроматізіровать окремий елемент або комбінацію далеко не завжди необхідно; достатньо, щоб всі елементи в цілому компенсували дисперсію один одного.

На етапі конструювання хроматичні аберації також можуть бути зменшені, якщо в конструкції оптичного приладу застосовуються такі оптичні елементи, як лінзи з особливих оптичних стекол (курцфлінт, лангкрон), дзеркала або зонні пластинки.


2. Хроматизм збільшення

Називається також хроматичної різницею збільшення.

Хроматична аберація, при якій зображення одного і того ж предмета в променях різного кольору мають кілька різний розмір. Не зменшується від диафрагмирования, як і від збільшення.

Для кольорового зображення в цифровій формі хроматизм збільшення може бути в якійсь мірі виправлений програмним шляхом. Для точного відомості трьох компонентів зображення (червоний, зелений і синій) необхідно для двох з них змінити масштаб, залишаючи нерухомої ту точку, де проходила оптична вісь (звичайно це центр кадру). У багатьох перетворювачах RAW -файлів така функція є, але оптична коректування переважно, оскільки в складних об'єктивах присутні й інші аберації, які простими перетвореннями не виправляються і індивідуальні для кожної моделі об'єктива, в результаті чого стає складно виділити хроматизм збільшення програмно. Хороша корекція хроматизму збільшення неможлива, коли об'єктив погано працює в контровому світлі. Виправлення хроматизму збільшення на комп'ютері покращує якість зображення, але все ж таки переважніше знімати фотографії тими об'єктивами, які мають мінімальні аберації. Так, об'єктиви з фіксованою фокусною відстанню зазвичай мають істотно менші аберації, ніж трансфокатори.


3. Хроматичні різниці геометричних аберацій

Хроматичні різниці в загальному випадку, кожна геометрична аберація в залежності від кольору. Так, наприклад, сферична аберація може бути різною для синіх і для червоних променів, в цьому випадку її називають "сферохроматізм"), і хроматичну різницю аберацій похилих пучків. Все це також можна вважати хроматичними абераціями, оскільки це дає побічні ефекти, в цілому аналогічні хроматизм положення і збільшення.


4. Хроматичні аберації в фотографії

У всіх сучасних камерах Никон хроматичні аберації виправляються автоматично для всіх об'єктивів. На Кенон цю практику тільки почали впроваджувати й є автоматичне виправлення тільки на 5D Mark3, і те, в камеру потрібно завантажувати профілі для кожного об'єктива .

Примітки

Література

  • Волосов Д. С. Фотографічна оптика. М., "Мистецтво", 1971.
  • Таміцкій Е. Д., Горбатов В. А. Навчальна книга по фотографії. М., "Легка індустрія", 1976
  • Короткий фотографічний довідник. Під загальною редакцією д.т. н. Пуськова В. В., вид. 2-е, М., Мистецтво, 1953.