अनुप्रस्थ गोलाकार विपथन। बुनियादी अनुसंधान। कमी और सुधार

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फोटोग्राफिक लेंस विपथन आखिरी चीज है जिसके बारे में एक नवोदित फोटोग्राफर को सोचना चाहिए। वे आपकी तस्वीरों के कलात्मक मूल्य को बिल्कुल प्रभावित नहीं करते हैं, और तस्वीरों की तकनीकी गुणवत्ता पर उनका प्रभाव नगण्य है। फिर भी, यदि आप नहीं जानते कि अपने समय के साथ क्या करना है, तो इस लेख को पढ़ने से आपको विभिन्न प्रकार के ऑप्टिकल विपथन और उनसे निपटने के तरीकों को समझने में मदद मिलेगी, जो निश्चित रूप से एक वास्तविक फोटो-विद्रोही के लिए अमूल्य है।

एक ऑप्टिकल सिस्टम का विचलन (हमारे मामले में, एक फोटोग्राफिक लेंस) एक छवि की अपूर्णता है, जो उस पथ से प्रकाश किरणों के विचलन के कारण होता है जिसके साथ उन्हें एक आदर्श (पूर्ण) ऑप्टिकल सिस्टम में पालन करना चाहिए था।

किसी भी बिंदु स्रोत से प्रकाश, एक आदर्श लेंस से गुजरते हुए, मैट्रिक्स या फिल्म के तल पर एक अनंत बिंदु बनाना होगा। वास्तव में, यह, ज़ाहिर है, नहीं होता है, और बिंदु तथाकथित में बदल जाता है। एक बिखरने वाला स्थान, लेकिन लेंस डिजाइन करने वाले ऑप्टिकल इंजीनियर यथासंभव आदर्श के करीब पहुंचने की कोशिश करते हैं।

मोनोक्रोमैटिक विपथन के बीच एक अंतर किया जाता है, जो किसी भी तरंग दैर्ध्य के साथ प्रकाश के पुंजों में समान रूप से निहित होते हैं, और रंगीन विपथन जो तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करते हैं, अर्थात। रंग से।

कॉमैटिक विपथन, या कोमा, तब होता है जब प्रकाश किरणें एक लेंस से ऑप्टिकल अक्ष के कोण पर गुजरती हैं। नतीजतन, फ्रेम के किनारों पर बिंदु प्रकाश स्रोतों की छवि एक बूंद की तरह (या, गंभीर मामलों में, धूमकेतु की तरह) आकार के असममित धब्बे का रूप लेती है।

हास्यपूर्ण विपथन।

वाइड ओपन शूट करते समय कोमा को फ्रेम के किनारों के आसपास देखा जा सकता है। चूंकि एपर्चर लेंस के किनारे से गुजरने वाली किरणों की संख्या को कम कर देता है, यह कॉमैटिक विपथन को भी समाप्त कर देता है।

संरचनात्मक रूप से, वे कोमा के साथ उसी तरह से संघर्ष करते हैं जैसे गोलाकार विपथन के साथ।

दृष्टिवैषम्य

दृष्टिवैषम्य इस तथ्य में प्रकट होता है कि एक तिरछी (लेंस के ऑप्टिकल अक्ष के समानांतर नहीं) प्रकाश की किरण के लिए, किरणें मध्याह्न तल में पड़ी रहती हैं, अर्थात। जिस तल से ऑप्टिकल अक्ष संबंधित है, वह धनु तल में पड़ी किरणों से भिन्न तरीके से केंद्रित होता है, जो मध्याह्न तल के लंबवत होता है। यह अंततः ब्लर स्पॉट के असममित खिंचाव की ओर जाता है। छवि के किनारों के आसपास दृष्टिवैषम्य दिखाई देता है, लेकिन केंद्र में नहीं।

दृष्टिवैषम्य को समझना मुश्किल है, इसलिए मैं इसे एक सरल उदाहरण के साथ समझाने की कोशिश करूंगा। अगर हम कल्पना करें कि पत्र की छवि एफ्रेम के शीर्ष पर है, तो लेंस दृष्टिवैषम्य के साथ यह इस तरह दिखेगा:

मेरिडियन फोकस।	धनु फोकस।
समझौता करने की कोशिश करते समय, हम एक सार्वभौमिक रूप से शार्प छवि के साथ समाप्त हो जाते हैं।	दृष्टिवैषम्य के बिना मूल छवि।

मध्याह्न और धनु फॉसी के बीच दृष्टिवैषम्य अंतर को ठीक करने के लिए, कम से कम तीन तत्वों की आवश्यकता होती है (आमतौर पर दो उत्तल और एक अवतल)।

आधुनिक लेंस में स्पष्ट दृष्टिवैषम्य आमतौर पर इंगित करता है कि एक या अधिक तत्व समानांतर नहीं हैं, जो एक स्पष्ट दोष है।

छवि क्षेत्र की वक्रता कई लेंसों की एक घटना विशेषता है, जिसमें एक तेज छवि समतलवस्तु लेंस द्वारा समतल पर नहीं, बल्कि एक निश्चित घुमावदार सतह पर केंद्रित होती है। उदाहरण के लिए, कई वाइड-एंगल लेंस में छवि क्षेत्र की एक स्पष्ट वक्रता होती है, जिसके परिणामस्वरूप फ्रेम के किनारों को केंद्र की तुलना में पर्यवेक्षक के करीब केंद्रित किया जाता है। टेलीफोटो लेंस के साथ, छवि क्षेत्र की वक्रता आमतौर पर कमजोर होती है, जबकि मैक्रो लेंस के साथ इसे लगभग पूरी तरह से ठीक किया जाता है - आदर्श फोकस का विमान वास्तव में सपाट हो जाता है।

क्षेत्र की वक्रता को विपथन माना जाता है क्योंकि फ्रेम के केंद्र में फोकस के साथ एक सपाट वस्तु (परीक्षण पैटर्न या ईंट की दीवार) की तस्वीर खींचते समय, इसके किनारे अनिवार्य रूप से फोकस से बाहर होंगे, जिसे लेंस ब्लर के लिए गलत माना जा सकता है। लेकिन वास्तविक फोटोग्राफिक जीवन में, हम शायद ही कभी सपाट वस्तुओं का सामना करते हैं - हमारे चारों ओर की दुनिया त्रि-आयामी है - और इसलिए मैं वाइड-एंगल लेंस में निहित क्षेत्र की वक्रता को नुकसान के बजाय उनके लाभ के रूप में देखता हूं। छवि क्षेत्र की वक्रता वह है जो आपको एक ही समय में अग्रभूमि और पृष्ठभूमि दोनों को समान रूप से तेज करने की अनुमति देती है। अपने लिए जज करें: अधिकांश चौड़े-कोण रचनाओं का केंद्र दूरी में होता है, जबकि अग्रभूमि की वस्तुएं फ्रेम के कोनों के करीब और साथ ही नीचे स्थित होती हैं। क्षेत्र की वक्रता उन दोनों को तीक्ष्ण बनाती है, जिससे माप से परे डायाफ्राम को बंद करने की आवश्यकता समाप्त हो जाती है।

दूर के पेड़ों पर ध्यान केंद्रित करते हुए, नीचे बाईं ओर संगमरमर के तेज भी ब्लॉक प्राप्त करने के लिए, क्षेत्र की वक्रता ने इसे संभव बना दिया।
आकाश क्षेत्र में कुछ धुंधलापन और दाईं ओर दूर की झाड़ियों में मुझे इस दृश्य में ज्यादा परेशानी नहीं हुई।

हालांकि, ध्यान रखें कि छवि क्षेत्र के स्पष्ट वक्रता वाले लेंस के लिए, ऑटोफोकस विधि जिसमें आप सबसे पहले केंद्र फ़ोकसिंग सेंसर का उपयोग करके निकटतम विषय पर ध्यान केंद्रित करते हैं, और फिर फ़्रेम को फिर से तैयार करते हैं (देखें "ऑटोफोकस का उपयोग कैसे करें") अनुपयुक्त है। चूंकि विषय फ़्रेम के केंद्र से परिधि की ओर चला जाएगा, इसलिए आपको क्षेत्र की वक्रता के कारण सामने फ़ोकस होने का जोखिम है। पूर्ण फोकस के लिए, आपको उपयुक्त समायोजन करना होगा।

विरूपण

विरूपण एक विपथन है जिसमें लेंस सीधी रेखाओं को सीधी रेखाओं के रूप में चित्रित करने से इनकार करता है। ज्यामितीय रूप से, इसका अर्थ लेंस के देखने के क्षेत्र में रैखिक आवर्धन में परिवर्तन के कारण वस्तु और उसकी छवि के बीच समानता का उल्लंघन है।

विकृति के दो सबसे सामान्य प्रकार हैं: पिनकुशन और बैरल विरूपण।

पर बैरल विरूपणजैसे ही आप लेंस के ऑप्टिकल अक्ष से दूर जाते हैं, रैखिक आवर्धन कम हो जाता है, जिससे फ्रेम के किनारों के चारों ओर सीधी रेखाएं बाहर की ओर झुक जाती हैं और छवि उत्तल प्रतीत होती है।

पर पंकुशन विरूपणदूसरी ओर, रैखिक आवर्धन, ऑप्टिकल अक्ष से दूरी के साथ बढ़ता है। सीधी रेखाएँ अंदर की ओर मुड़ती हैं और प्रतिबिम्ब अवतल दिखाई देता है।

इसके अलावा, जटिल विकृति तब होती है जब रैखिक आवर्धन पहले ऑप्टिकल अक्ष से दूरी के साथ कम हो जाता है, लेकिन फ्रेम के कोनों के करीब फिर से बढ़ना शुरू हो जाता है। ऐसे में सीधी रेखाएं मूंछ का आकार ले लेती हैं।

ज़ूम लेंस में विरूपण सबसे अधिक स्पष्ट होता है, विशेष रूप से उच्च आवर्धन वाले, लेकिन फिक्स्ड फोकल लेंथ लेंस में भी ध्यान देने योग्य होता है। वाइड-एंगल लेंस में बैरल विरूपण होता है (ऐसी विकृति का एक चरम उदाहरण फिशिए लेंस है), जबकि टेलीफोटो लेंस में पिनकुशन विरूपण होता है। सामान्य लेंसों में विरूपण की संभावना सबसे कम होती है, लेकिन इसे केवल अच्छे मैक्रो लेंस के साथ ही पूरी तरह से ठीक किया जाता है।

ज़ूम लेंस के साथ, चौड़े कोण में बैरल विरूपण और टेलीफ़ोटो स्थिति में पिनकुशन विरूपण अक्सर वस्तुतः विरूपण-मुक्त मध्य-फोकल लंबाई सीमा पर देखा जा सकता है।

ध्यान केंद्रित करने की दूरी के आधार पर विकृति की डिग्री भी भिन्न हो सकती है: कई लेंसों के साथ, विरूपण स्पष्ट होता है जब वे पास की वस्तु पर केंद्रित होते हैं, लेकिन अनंत पर ध्यान केंद्रित करते समय लगभग अदृश्य हो जाते हैं।

XXI सदी में। विकृति कोई बड़ी समस्या नहीं है। लगभग सभी रॉ कन्वर्टर्स और कई ग्राफिक संपादक आपको तस्वीरों को संसाधित करते समय विरूपण को ठीक करने की अनुमति देते हैं, और कई आधुनिक कैमरे शूटिंग के समय इसे स्वयं करते हैं। उचित प्रोफाइल वाला लेंस सुधार सॉफ्टवेयर उत्कृष्ट परिणाम देता है और लगभगछवि के तीखेपन को प्रभावित नहीं करता है।

मैं यह भी नोट करना चाहूंगा कि व्यवहार में, विकृति के सुधार की बहुत बार आवश्यकता नहीं होती है, क्योंकि विरूपण नग्न आंखों को तभी दिखाई देता है जब फ्रेम के किनारों पर स्पष्ट रूप से सीधी रेखाएं होती हैं (क्षितिज, इमारतों की दीवारें, स्तंभ)। ऐसे दृश्यों में जिनकी परिधि पर सख्ती से सीधा तत्व नहीं होता है, विरूपण, एक नियम के रूप में, आंख को बिल्कुल भी चोट नहीं पहुंचाता है।

रंग संबंधी असामान्यता

रंगीन या रंग विपथन प्रकाश के फैलाव के कारण होते हैं। यह कोई रहस्य नहीं है कि किसी प्रकाशिक माध्यम का अपवर्तनांक प्रकाश तरंग की लंबाई पर निर्भर करता है। लघु तरंग दैर्ध्य में लंबी तरंग दैर्ध्य की तुलना में अधिक अपवर्तन दर होती है, अर्थात। नीली किरणें लाल किरणों से अधिक वस्तुनिष्ठ लेंसों द्वारा अपवर्तित होती हैं। नतीजतन, विभिन्न रंगों के बीम द्वारा बनाई गई वस्तु की छवियां एक दूसरे के साथ मेल नहीं खा सकती हैं, जो रंगीन कलाकृतियों की उपस्थिति की ओर ले जाती हैं, जिन्हें रंगीन विपथन कहा जाता है।

श्वेत और श्याम फोटोग्राफी में, रंगीन विपथन रंग के रूप में ध्यान देने योग्य नहीं होते हैं, लेकिन, फिर भी, वे एक श्वेत और श्याम छवि के तीखेपन को भी काफी कम कर देते हैं।

वर्णिक विपथन के दो मुख्य प्रकार हैं: स्थिति वर्णवाद (अनुदैर्ध्य वर्णिक विपथन) और वृद्धि वर्णवाद (आवर्धन में वर्णिक अंतर)। बदले में, प्रत्येक रंगीन विपथन प्राथमिक या माध्यमिक हो सकता है। इसके अलावा रंगीन विपथन में ज्यामितीय विपथन के रंगीन अंतर शामिल हैं, अर्थात। विभिन्न तरंग दैर्ध्य की तरंगों के लिए मोनोक्रोमैटिक विपथन की विभिन्न गंभीरता।

स्थिति का वर्णवाद

स्थिति क्रोमैटिज्म या अनुदैर्ध्य रंगीन विपथन तब होता है जब विभिन्न तरंग दैर्ध्य के साथ प्रकाश की किरणें विभिन्न विमानों में केंद्रित होती हैं। दूसरे शब्दों में, नीली किरणें लेंस के पीछे के मुख्य तल के करीब केंद्रित होती हैं, और लाल किरणें - हरी किरणों की तुलना में अधिक दूर होती हैं, अर्थात। नीला फ्रंट फोकस में है और लाल बैक फोकस में है।

स्थिति का वर्णवाद।

सौभाग्य से हमारे लिए, हमने 18वीं शताब्दी में स्थिति के वर्णवाद को ठीक करना सीखा। विभिन्न अपवर्तनांक वाले चश्मे से बने लेंसों को इकट्ठा करने और फैलाने के संयोजन से। नतीजतन, चकमक पत्थर (एकत्रित) लेंस के अनुदैर्ध्य रंगीन विपथन की भरपाई क्राउन (फैलाने वाले) लेंस के विपथन द्वारा की जाती है, और विभिन्न तरंग दैर्ध्य की प्रकाश किरणों को एक बिंदु पर केंद्रित किया जा सकता है।

स्थिति के वर्णवाद का सुधार।

लेंस जिसमें स्थिति की वर्णिकता को ठीक किया जाता है, अक्रोमेटिक कहलाते हैं। लगभग सभी आधुनिक लेंस अक्रोमैट हैं, इसलिए आज आप स्थिति के वर्णवाद के बारे में सुरक्षित रूप से भूल सकते हैं।

क्रोमैटिज़्म बढ़ाएँ

आवर्धन वर्णवाद इसलिए होता है क्योंकि विभिन्न रंगों के लिए लेंस का रैखिक आवर्धन भिन्न होता है। नतीजतन, विभिन्न तरंग दैर्ध्य वाले बीम द्वारा निर्मित छवियों का आकार थोड़ा भिन्न होता है। चूंकि विभिन्न रंगों की छवियां लेंस के ऑप्टिकल अक्ष पर केंद्रित होती हैं, इसलिए आवर्धन की वर्णिकता फ्रेम के केंद्र में अनुपस्थित होती है, लेकिन इसके किनारों की ओर बढ़ जाती है।

आवर्धन क्रोमैटिज़्म छवि की परिधि में वस्तुओं के चारों ओर एक रंगीन सीमा के रूप में प्रकट होता है, जिसमें तेज विपरीत किनारों के साथ होता है, जैसे कि एक उज्ज्वल आकाश के खिलाफ अंधेरे पेड़ की शाखाएं। उन क्षेत्रों में जहां ऐसी वस्तुएं अनुपस्थित हैं, रंगीन सीमा दिखाई नहीं दे सकती है, लेकिन समग्र तीक्ष्णता अभी भी कम हो जाती है।

लेंस को डिजाइन करते समय, स्थिति क्रोमैटिज्म की तुलना में आवर्धन क्रोमैटिज्म को ठीक करना अधिक कठिन होता है, इसलिए इस विचलन को कई लेंसों में एक डिग्री या किसी अन्य तक देखा जा सकता है। यह हाई-पावर जूम लेंस के लिए विशेष रूप से सच है, खासकर वाइड-एंगल स्थिति में।

हालाँकि, आवर्धन क्रोमैटिज़्म आज चिंता का कारण नहीं है क्योंकि इसे सॉफ़्टवेयर द्वारा आसानी से ठीक किया जा सकता है। सभी अच्छे रॉ कन्वर्टर्स रंगीन विपथन को स्वचालित रूप से हटाने में सक्षम हैं। इसके अलावा, जेपीईजी प्रारूप में शूटिंग के दौरान अधिक से अधिक डिजिटल कैमरे विपथन सुधार से लैस हैं। इसका मतलब है कि कई लेंस जिन्हें पहले औसत दर्जे का माना जाता था, अब डिजिटल बैसाखी के साथ अच्छी छवि गुणवत्ता प्रदान कर सकते हैं।

प्राथमिक और माध्यमिक रंगीन विपथन

रंगीन विपथन को प्राथमिक और माध्यमिक के रूप में वर्गीकृत किया गया है।

प्राथमिक रंगीन विपथन अपने मूल असंशोधित रूप में क्रोमैटिज्म होते हैं, जो विभिन्न रंगों की किरणों के अपवर्तन की विभिन्न डिग्री के कारण होते हैं। प्राथमिक विपथन की कलाकृतियाँ स्पेक्ट्रम के चरम रंगों - नीले-बैंगनी और लाल रंग में रंगी जाती हैं।

रंगीन विपथन को ठीक करते समय, स्पेक्ट्रम के किनारों पर रंगीन अंतर समाप्त हो जाता है, अर्थात। नीले और लाल बीम एक बिंदु पर फोकस करना शुरू करते हैं, जो दुर्भाग्य से, हरे रंग के बीम के फोकस बिंदु के साथ मेल नहीं खा सकते हैं। इस मामले में, एक माध्यमिक स्पेक्ट्रम उत्पन्न होता है, क्योंकि प्राथमिक स्पेक्ट्रम (हरी किरणों) के मध्य के लिए रंगीन अंतर और इसके किनारों (नीली और लाल किरणों) को एक साथ लाया जाता है, समाप्त नहीं होता है। ये द्वितीयक विपथन हैं, जिनकी कलाकृतियां हरे और मैजेंटा रंग की हैं।

जब आधुनिक अक्रोमैटिक लेंसों के रंगीन विपथन के बारे में बात की जाती है, तो अधिकांश मामलों में, उनका मतलब आवर्धन के द्वितीयक वर्णवाद से होता है और केवल यह। अपोक्रोमैट्स, यानी। लेंस जो प्राथमिक और द्वितीयक दोनों रंगीन विपथन को पूरी तरह से समाप्त कर देते हैं, उनका निर्माण करना बेहद मुश्किल है और उनके मुख्यधारा में जाने की संभावना नहीं है।

स्फेरोक्रोमैटिज्म उल्लेख के लायक ज्यामितीय विपथन में रंगीन अंतर का एकमात्र उदाहरण है और द्वितीयक स्पेक्ट्रम के चरम रंगों के साथ आउट-ऑफ-फोकस क्षेत्रों के सूक्ष्म रंग के रूप में प्रकट होता है।

स्फेरोक्रोमैटिज्म इसलिए होता है क्योंकि ऊपर चर्चा की गई गोलाकार विपथन विभिन्न रंगों की किरणों के लिए शायद ही कभी समान रूप से ठीक की जाती है। परिणामस्वरूप, अग्रभूमि में धुंधले धब्बों की थोड़ी मैजेंटा सीमा और पृष्ठभूमि में हरे रंग की सीमा हो सकती है। स्फेरोक्रोमैटिज्म उच्च-एपर्चर लंबे-फोकस लेंस की सबसे विशेषता है, जब एक विस्तृत खुले एपर्चर के साथ शूटिंग होती है।

आपको किस बात की चिंता करनी चाहिए?

चिंता मत करो। आपके लेंस डिजाइनरों के बारे में जो कुछ भी चिंतित होना चाहिए था, वह पहले से ही चिंतित है।

कोई आदर्श लेंस नहीं हैं, क्योंकि कुछ विपथन के सुधार से दूसरों की वृद्धि होती है, और लेंस डिजाइनर, एक नियम के रूप में, इसकी विशेषताओं के बीच एक उचित समझौता खोजने की कोशिश करता है। आधुनिक ज़ूम में पहले से ही बीस तत्व होते हैं, और आपको उन्हें अधिक जटिल नहीं बनाना चाहिए।

सभी आपराधिक विपथन डेवलपर्स द्वारा बहुत सफलतापूर्वक ठीक किए जाते हैं, और जो बचे रहते हैं उन्हें साथ लेना आसान होता है। यदि आपके लेंस में कुछ कमजोरियां हैं (और इनमें से अधिकतर लेंस हैं), तो अपने काम में उनके आसपास काम करना सीखें। गोलाकार विपथन, कोमा, दृष्टिवैषम्य और उनके रंगीन अंतर कम हो जाते हैं जब लेंस एपर्चर होता है (देखें "इष्टतम एपर्चर चुनना")। तस्वीरों को संसाधित करते समय आवर्धन विकृति और क्रोमैटिज़्म समाप्त हो जाते हैं। छवि क्षेत्र की वक्रता पर ध्यान केंद्रित करते समय अतिरिक्त ध्यान देने की आवश्यकता होती है, लेकिन यह घातक भी नहीं है।

दूसरे शब्दों में, खामियों के लिए उपकरण को दोष देने के बजाय, शौकिया फोटोग्राफर को अपने उपकरणों का अच्छी तरह से अध्ययन करके और उनके गुणों और दोषों के अनुसार उनका उपयोग करके अपने आप में सुधार करना शुरू कर देना चाहिए।

ध्यान देने के लिए आपका धन्यवाद!

वसीली ए.

स्क्रिप्टम के बाद

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चित्र .1एक कम सही गोलाकार विपथन का एक उदाहरण। लेंस की परिधि पर सतह की फोकल लंबाई केंद्र की तुलना में कम होती है।

अधिकांश फोटोग्राफिक लेंस गोलाकार सतहों वाले तत्वों से बने होते हैं। ऐसे तत्वों का निर्माण अपेक्षाकृत आसान होता है, लेकिन उनका आकार इमेजिंग के लिए आदर्श नहीं होता है।

गोलाकार विपथन- यह लेंस के गोलाकार आकार से उत्पन्न होने वाली छवि निर्माण में दोषों में से एक है। चावल। 1 सकारात्मक लेंस के लिए गोलाकार विपथन दिखाता है।

ऑप्टिकल अक्ष से दूर लेंस से गुजरने वाले बीम स्थिति में केंद्रित होते हैं साथ... ऑप्टिकल अक्ष के करीब से गुजरने वाले बीम स्थिति में केंद्रित होते हैं ए, वे लेंस की सतह के करीब हैं। इस प्रकार, फोकस की स्थिति इस बात पर निर्भर करती है कि किरणें लेंस से कहाँ गुजरती हैं।

यदि किनारे का फोकस अक्षीय फोकस की तुलना में लेंस के करीब है, जैसा कि एक सकारात्मक लेंस के साथ होता है। 1, तो गोलाकार विपथन कहा जाता है अधूरा... इसके विपरीत, यदि सीमांत फोकस अक्षीय फोकस के पीछे है, तो गोलाकार विपथन कहा जाता है संशोधित.

गोलाकार विपथन वाले लेंस से ली गई डॉट छवि आमतौर पर प्रकाश के प्रभामंडल से घिरे बिंदुओं के रूप में प्राप्त होती है। गोलाकार विपथन आमतौर पर तस्वीरों में कंट्रास्ट को नरम करके और बारीक विवरण को धुंधला करके दिखाई देता है।

गोलाकार विपथन पूरे क्षेत्र में एक समान है, जिसका अर्थ है कि लेंस किनारों और केंद्र के बीच अनुदैर्ध्य फोकस किरणों के झुकाव से स्वतंत्र है।

चित्र 1 से, ऐसा प्रतीत होता है कि गोलाकार विपथन वाले लेंस के साथ अच्छा तीक्ष्णता प्राप्त नहीं की जा सकती है। प्रकाश संवेदनशील तत्व (फिल्म या मैट्रिक्स) पर लेंस के पीछे किसी भी स्थिति में, एक स्पष्ट बिंदु के बजाय, एक ब्लर डिस्क प्रक्षेपित की जाएगी।

हालांकि, एक ज्यामितीय रूप से "सर्वश्रेष्ठ" फोकस है जो कम से कम धुंध के साथ डिस्क से मेल खाता है। प्रकाश शंकु के इस स्व-निहित पहनावा की स्थिति में न्यूनतम क्रॉस-सेक्शन होता है बी.

फोकस शिफ्ट

जब डायाफ्राम लेंस के पीछे होता है, तो एक दिलचस्प घटना देखी जाती है। यदि डायाफ्राम को इस तरह से ढक दिया जाता है कि यह लेंस की परिधि पर किरणों को काट देता है, तो फोकस को दाईं ओर स्थानांतरित कर दिया जाता है। जब एपर्चर बहुत बंद हो जाता है, तो स्थिति में सबसे अच्छा फोकस देखा जाएगा सी, अर्थात्, एपर्चर के बंद होने पर और एपर्चर के खुले होने पर कम से कम धुंधले वाले डिस्क की स्थिति अलग-अलग होगी।

एक ढके हुए एपर्चर पर सबसे अच्छा तीक्ष्णता प्राप्त करने के लिए, सेंसर (फिल्म) को स्थिति में रखा जाना चाहिए सी... यह उदाहरण स्पष्ट रूप से दिखाता है कि इस बात की संभावना है कि सबसे अच्छा तीक्ष्णता हासिल नहीं की जाएगी, क्योंकि अधिकांश फोटोग्राफिक सिस्टम खुले एपर्चर के साथ संचालित करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।

फोटोग्राफर पूरी तरह से खुले एपर्चर पर ध्यान केंद्रित करता है, और स्थिति में सेंसर पर कम से कम धुंधला डायल प्रोजेक्ट करता है बी, फिर, शूटिंग करते समय, एपर्चर स्वचालित रूप से निर्धारित मूल्य के करीब बंद हो जाता है, और उसे इस समय अगले के बारे में कुछ भी संदेह नहीं होता है फोकस शिफ्ट, जो इसे सर्वोत्तम तीक्ष्णता प्राप्त करने से रोकता है।

बेशक, एक ढका हुआ छिद्र भी बिंदु पर गोलाकार विपथन को कम करता है बी, लेकिन फिर भी यह सबसे अच्छा कुशाग्रता नहीं होगा।

डीएसएलआर उपयोगकर्ता वास्तविक एपर्चर पर ध्यान केंद्रित करने के लिए पूर्वावलोकन एपर्चर को बंद कर सकते हैं।

नॉर्मन गोल्डबर्ग ने फोकस शिफ्टिंग के लिए स्वचालित मुआवजे का प्रस्ताव रखा। Zeiss ने Zeiss Ikon कैमरों के लिए रेंजफाइंडर लेंस की एक श्रृंखला लॉन्च की है, जिसमें एपर्चर मान बदलते ही फ़ोकस बहाव को कम करने के लिए एक विशेष रूप से डिज़ाइन किया गया सर्किट है। इसी समय, रेंजफाइंडर कैमरों के लिए लेंस के गोलाकार विपथन काफी कम हो जाते हैं। रेंजफाइंडर लेंस के लिए फोकस शिफ्ट कितना महत्वपूर्ण है, आप पूछें? लेंस के निर्माता LEICA NOCTILUX-M 50mm f / 1 के अनुसार, यह मान लगभग 100 माइक्रोन है।

धुंधलापन की प्रकृति फ़ोकस से बाहर

फोकस में एक छवि पर गोलाकार विपथन के प्रभाव को समझना मुश्किल है, लेकिन एक ऐसी छवि में स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है जो फोकस से थोड़ा बाहर है। गोलाकार विपथन आउट-ऑफ़-फ़ोकस क्षेत्र में एक दृश्य चिह्न छोड़ता है।

चित्र 1 पर लौटते हुए, यह ध्यान दिया जा सकता है कि गोलाकार विपथन की उपस्थिति में ब्लर डिस्क में प्रकाश की तीव्रता का वितरण समान नहीं है।

गर्भवती सीब्लर डिस्क में एक उज्ज्वल कोर होता है जो एक फीके प्रभामंडल से घिरा होता है। जबकि ब्लर डायल स्थिति में है एएक गहरे रंग का कोर होता है जो प्रकाश के चमकीले वलय से घिरा होता है। इस तरह के विषम प्रकाश वितरण छवि के आउट-ऑफ-फोकस क्षेत्र में दिखाई दे सकते हैं।

चावल। 2 इन-फ़ोकस बिंदु के आगे और पीछे धुंधला परिवर्तन

अंजीर में एक उदाहरण। 2 मैक्रो मेच से जुड़े 85 / 1.4 लेंस के साथ 1: 1 मैक्रो मोड में शूट किए गए फ्रेम के केंद्र में एक बिंदु दिखाता है। जब सेंसर सर्वश्रेष्ठ फ़ोकस (मध्य बिंदु) से 5 मिमी पीछे होता है, तो ब्लर डिस्क एक उज्ज्वल रिंग प्रभाव (बाएं स्थान) दिखाती है, इसी तरह की ब्लर डिस्क मिरर किए गए मेनिस्कस लेंस के साथ प्राप्त की जाती है।

और जब सेंसर सबसे अच्छे फोकस के सामने 5 मिमी (यानी लेंस के करीब) होता है, तो धुंधला की प्रकृति एक कमजोर प्रभामंडल से घिरे उज्ज्वल केंद्र की ओर बदल जाती है। जैसा कि आप देख सकते हैं, लेंस ने गोलाकार विपथन को फिर से ठीक कर दिया है, क्योंकि यह अंजीर में उदाहरण के विपरीत व्यवहार करता है। एक।

निम्न उदाहरण फोकस से बाहर की छवियों में दो विपथन के प्रभाव को दिखाता है।

अंजीर में। 3 एक क्रॉस दिखाता है जिसे उसी लेंस 85 / 1.4 के साथ फ्रेम के केंद्र में खींचा गया था। मैक्रो फर लगभग 85 मिमी तक फैला हुआ है, जो लगभग 1: 1 की वृद्धि देता है। कैमरा (मैट्रिक्स) को अधिकतम फोकस से दोनों दिशाओं में 1 मिमी के कदम के साथ ले जाया गया। क्रॉस बिंदु की तुलना में अधिक जटिल छवि है, और रंग संकेतक इसके धुंधलापन के दृश्य चित्र प्रदान करते हैं।

चावल। 3 दृष्टांतों में संख्याएँ लेंस से सेंसर की दूरी में परिवर्तन को दर्शाती हैं, ये मिलीमीटर हैं। कैमरा सर्वोत्तम फ़ोकस स्थिति (0) से 1 मिमी की वृद्धि में -4 से +4 मिमी तक चलता है (0)

गोलाकार विपथन नकारात्मक दूरी पर धुंध की कठोर प्रकृति और सकारात्मक दूरी पर नरम धुंध में संक्रमण के लिए जिम्मेदार है। इसके अलावा रुचि के रंग प्रभाव हैं जो अनुदैर्ध्य रंगीन विपथन (अक्षीय रंग) से उत्पन्न होते हैं। यदि लेंस को खराब तरीके से इकट्ठा किया जाता है, तो केवल गोलाकार विपथन और अक्षीय रंग ही छवि के केंद्र में दिखाई देने वाले विपथन हैं।

अक्सर, गोलाकार विपथन की ताकत और कभी-कभी प्रकृति प्रकाश की तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करती है। इस मामले में, गोलाकार विपथन और अक्षीय रंग के संयुक्त प्रभाव को कहा जाता है। इससे यह स्पष्ट हो जाता है कि अंजीर में दर्शाई गई घटना। 3 दिखाता है कि यह लेंस मैक्रो लेंस के रूप में उपयोग करने के लिए अभिप्रेत नहीं है। अधिकांश लेंस निकट-क्षेत्र फ़ोकसिंग में उपयोग के लिए और अनंत पर फ़ोकस करने के लिए अनुकूलित हैं, लेकिन 1: 1 मैक्रो के लिए नहीं। इस ज़ूम स्तर पर, पारंपरिक लेंस मैक्रो लेंस की तुलना में खराब प्रदर्शन करेंगे, जो विशेष रूप से नज़दीकी सीमा पर उपयोग किए जाते हैं।

हालांकि, भले ही लेंस का उपयोग मानक अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है, सामान्य शूटिंग के दौरान स्फेरोक्रोमैटिज्म आउट-ऑफ-फोकस क्षेत्र में प्रकट हो सकता है और गुणवत्ता को प्रभावित कर सकता है।

निष्कर्ष
बेशक, अंजीर में चित्रण। 1 अतिशयोक्ति है। वास्तव में, फोटोग्राफिक लेंस में अवशिष्ट गोलाकार विपथन की मात्रा कम होती है। विरोधी गोलाकार विपथन, उच्च गुणवत्ता वाले कांच के उपयोग, सावधानीपूर्वक सोची-समझी लेंस ज्यामिति और गोलाकार तत्वों के उपयोग की भरपाई के लिए लेंस तत्वों के संयोजन से यह प्रभाव बहुत कम हो जाता है। इसके अलावा, फ्लोटिंग तत्वों का उपयोग एक निश्चित दूरी की कार्य दूरी पर गोलाकार विपथन को कम करने के लिए किया जा सकता है।

कम सही गोलाकार विपथन वाले लेंस के मामले में, छवि गुणवत्ता में सुधार करने का एक प्रभावी तरीका एपर्चर को बंद करना है। अंजीर में कम सही तत्व के लिए। 1 ब्लर डिस्क का व्यास डायफ्राम व्यास के घन के अनुपात में घटता है।

यह निर्भरता जटिल लेंस डिजाइनों में अवशिष्ट गोलाकार विपथन के लिए भिन्न हो सकती है, लेकिन, एक नियम के रूप में, एपर्चर को एक स्टॉप से ​​बंद करने से पहले से ही छवि में उल्लेखनीय सुधार होता है।

वैकल्पिक रूप से, गोलाकार विपथन से लड़ने के बजाय, फोटोग्राफर जानबूझकर इसका इस्तेमाल कर सकता है। ज़ीस सॉफ्टनिंग फ़िल्टर, सपाट सतह के बावजूद, छवि में गोलाकार विपथन जोड़ते हैं। वे अपने नरम प्रभाव और प्रभावशाली चरित्र के लिए पोर्ट्रेट फोटोग्राफरों के बीच लोकप्रिय हैं।

© पॉल वैन वालरी 2004–2015
अनुवाद: इवान कोसारेकोव

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सभी प्रकार के विपथन में, गोलाकार विपथन सबसे महत्वपूर्ण है और ज्यादातर मामलों में, आंख की ऑप्टिकल प्रणाली के लिए व्यावहारिक रूप से केवल एक ही महत्वपूर्ण है। चूंकि सामान्य आंख हमेशा सबसे महत्वपूर्ण वस्तु पर अपनी निगाह टिकाती है, इसलिए प्रकाश किरणों (कोमा, दृष्टिवैषम्य) की तिरछी घटना के कारण होने वाले विपथन समाप्त हो जाते हैं। इस तरह गोलाकार विपथन को समाप्त करना असंभव है। यदि आंख के प्रकाशिक तंत्र की अपवर्तक सतहों का गोलाकार आकार होता है, तो किसी भी तरह से गोलाकार विपथन को समाप्त करना असंभव है। पुतली का व्यास घटने के साथ इसका विकृत प्रभाव कम हो जाता है, इसलिए तेज रोशनी में आंख का रेजोल्यूशन कम रोशनी की तुलना में अधिक होता है, जब पुतली का व्यास बढ़ता है और स्पॉट का आकार, जो एक बिंदु प्रकाश स्रोत की छवि है, गोलाकार होने के कारण भी बढ़ जाता है। विपथन आंख की ऑप्टिकल प्रणाली के गोलाकार विपथन को प्रभावी ढंग से प्रभावित करने का केवल एक ही तरीका है - अपवर्तक सतह के आकार को बदलना। ऐसी संभावना मौजूद है, सिद्धांत रूप में, कॉर्निया की वक्रता के सर्जिकल सुधार के दौरान और प्राकृतिक लेंस की जगह, जिसने अपने ऑप्टिकल गुणों को खो दिया है, उदाहरण के लिए, मोतियाबिंद के कारण, एक कृत्रिम के साथ। एक कृत्रिम लेंस में आधुनिक तकनीकों के लिए उपलब्ध किसी भी आकार की अपवर्तक सतह हो सकती है। गोलाकार विपथन पर अपवर्तक सतहों के आकार के प्रभाव का अध्ययन कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग करके सबसे प्रभावी और सटीक रूप से किया जा सकता है। यहां हम एक काफी सरल कंप्यूटर सिमुलेशन एल्गोरिदम पर विचार करते हैं जो इस तरह के अध्ययन की अनुमति देता है, साथ ही इस एल्गोरिदम का उपयोग करके प्राप्त मुख्य परिणाम भी देता है।

सबसे आसान तरीका है कि एक प्रकाश किरण के संचरण की गणना एक गोलाकार अपवर्तक सतह के माध्यम से दो पारदर्शी मीडिया को अलग-अलग अपवर्तक सूचकांकों के साथ अलग करना है। गोलाकार विपथन की घटना को प्रदर्शित करने के लिए, दो-आयामी सन्निकटन में ऐसी गणना करना पर्याप्त है। प्रकाश पुंज मुख्य तल में स्थित होता है और मुख्य प्रकाशीय अक्ष के समानांतर अपवर्तक सतह की ओर निर्देशित होता है। अपवर्तन के बाद इस किरण के पथ को वृत्त के समीकरण, अपवर्तन के नियम और स्पष्ट ज्यामितीय और त्रिकोणमितीय संबंधों का उपयोग करके वर्णित किया जा सकता है। समीकरणों की संबंधित प्रणाली को हल करने के परिणामस्वरूप, इस किरण के मुख्य ऑप्टिकल अक्ष के साथ चौराहे के बिंदु के समन्वय के लिए एक अभिव्यक्ति प्राप्त की जा सकती है, अर्थात। अपवर्तक सतह के फोकस के निर्देशांक। इस अभिव्यक्ति में सतह (त्रिज्या), अपवर्तक सूचकांकों और मुख्य ऑप्टिकल अक्ष और सतह पर बीम की घटना के बिंदु के बीच की दूरी के पैरामीटर शामिल हैं। ऑप्टिकल अक्ष और बीम के आपतन बिंदु के बीच की दूरी पर फोकस समन्वय की निर्भरता गोलाकार विपथन है। इस संबंध की गणना करना और ग्राफिक रूप से प्रतिनिधित्व करना आसान है। मुख्य ऑप्टिकल अक्ष की ओर बीम को विक्षेपित करने वाली एकल गोलाकार सतह के लिए, ऑप्टिकल अक्ष और आपतित बीम के बीच बढ़ती दूरी के साथ फ़ोकस समन्वय हमेशा कम होता जाता है। अक्ष से जितना दूर किरण अपवर्तन सतह पर पड़ती है, उतनी ही इस सतह के करीब यह अपवर्तन के बाद अक्ष को पार करती है। यह एक सकारात्मक गोलाकार विपथन है। नतीजतन, मुख्य ऑप्टिकल अक्ष के समानांतर सतह पर आपतित किरणें छवि तल में एक बिंदु पर एकत्र नहीं होती हैं, लेकिन इस विमान में परिमित व्यास का एक बिखरने वाला स्थान बनाती हैं, जिससे छवि विपरीतता में कमी आती है, अर्थात। इसकी गुणवत्ता में गिरावट के लिए। एक बिंदु पर, केवल वे किरणें जो मुख्य ऑप्टिकल अक्ष (पैराएक्सियल किरणें) के बहुत करीब सतह पर पड़ती हैं, प्रतिच्छेद करती हैं।

यदि दो गोलाकार सतहों द्वारा निर्मित एक एकत्रित लेंस को बीम के पथ में रखा जाता है, तो ऊपर वर्णित गणनाओं का उपयोग करके यह दिखाया जा सकता है कि ऐसे लेंस में सकारात्मक गोलाकार विचलन भी होता है, यानी। मुख्य प्रकाशीय अक्ष के समानांतर आपतित होने वाली किरणें इस अक्ष को लेंस के अधिक निकट प्रतिच्छेद करती हैं, जबकि किरणें अक्ष के निकट आती हैं। केवल पराअक्षीय किरणों के लिए भी गोलाकार विपथन व्यावहारिक रूप से अनुपस्थित है। यदि दोनों लेंस सतह उत्तल (लेंस की तरह) हैं, तो गोलाकार विपथन उस समय से अधिक होता है जब दूसरी अपवर्तक लेंस सतह अवतल (कॉर्निया की तरह) होती है।

धनात्मक गोलाकार विपथन अपवर्तक सतह की अधिक वक्रता के कारण होता है। जैसे ही आप ऑप्टिकल अक्ष से दूर जाते हैं, सतह पर स्पर्शरेखा और ऑप्टिकल अक्ष के लंबवत के बीच का कोण अपवर्तित बीम को पैराएक्सियल फोकस में निर्देशित करने के लिए आवश्यक से तेज़ी से बढ़ता है। इस प्रभाव को कम करने के लिए, जब आप इससे दूर जाते हैं, तो लंब से अक्ष तक सतह पर स्पर्शरेखा के विचलन को धीमा करना आवश्यक है। इसके लिए, सतह की वक्रता ऑप्टिकल अक्ष से दूरी के साथ घटनी चाहिए, अर्थात। सतह गोलाकार नहीं होनी चाहिए, जिसमें इसके सभी बिंदुओं पर वक्रता समान हो। दूसरे शब्दों में, गोलाकार विपथन में कमी केवल एस्फेरिकल अपवर्तक सतहों वाले लेंस का उपयोग करके प्राप्त की जा सकती है। ये हो सकते हैं, उदाहरण के लिए, एक दीर्घवृत्ताभ, परवलयिक और अतिपरवलय की सतह। सिद्धांत रूप में, अन्य सतह आकृतियों का उपयोग किया जा सकता है। अण्डाकार, परवलयिक और अतिशयोक्तिपूर्ण आकृतियों का आकर्षण केवल इस तथ्य में है कि वे, एक गोलाकार सतह की तरह, सरल विश्लेषणात्मक सूत्रों द्वारा वर्णित हैं और इन सतहों के साथ लेंस के गोलाकार विपथन को ऊपर वर्णित तकनीक का उपयोग करके सैद्धांतिक रूप से काफी आसानी से जांचा जा सकता है।

गोलाकार, अण्डाकार, परवलयिक और अतिपरवलयिक सतहों के मापदंडों का चयन करना हमेशा संभव होता है ताकि लेंस के केंद्र में उनकी वक्रता समान हो। इस मामले में, पैराएक्सियल किरणों के लिए, ऐसे लेंस एक दूसरे से अलग नहीं होंगे, इन लेंसों के लिए पैराएक्सियल फोकस की स्थिति समान होगी। लेकिन जैसे ही वे मुख्य अक्ष से दूर जाते हैं, इन लेंसों की सतह अलग-अलग तरीकों से लंबवत से अक्ष तक विचलित हो जाएगी। एक गोलाकार सतह सबसे तेजी से विचलित होगी, एक अंडाकार सतह अधिक धीमी गति से विचलित होगी, एक परवलयिक सतह और भी धीमी गति से, और एक अतिशयोक्तिपूर्ण सतह सबसे धीमी (इन चार में से) होगी। इसी क्रम में, इन लेंसों का गोलाकार विपथन भी अधिक से अधिक स्पष्ट रूप से घटेगा। अतिपरवलयिक लेंस के लिए, गोलाकार विपथन भी संकेत बदल सकता है - ऋणात्मक हो सकता है, अर्थात। ऑप्टिकल अक्ष से दूर लेंस पर आपतित किरणें, ऑप्टिकल अक्ष के निकट लेंस पर आपतित किरणों की तुलना में इसे लेंस से अधिक दूर पार करेंगी। हाइपरबोलिक लेंस के लिए, आप अपवर्तक सतहों के ऐसे मापदंडों को भी चुन सकते हैं जो गोलाकार विपथन की पूर्ण अनुपस्थिति सुनिश्चित करेंगे - लेंस पर मुख्य ऑप्टिकल अक्ष के समानांतर किसी भी दूरी पर अपवर्तन के बाद, सभी किरणों को एक साथ एकत्र किया जाएगा। अक्ष पर बिंदु - एक आदर्श लेंस। ऐसा करने के लिए, पहली अपवर्तक सतह समतल होनी चाहिए, और दूसरी - उत्तल अतिपरवलयिक, जिसके पैरामीटर और अपवर्तक सूचकांक कुछ अनुपातों से संबंधित होने चाहिए।

इस प्रकार, गोलाकार सतहों के साथ लेंस का उपयोग करके, गोलाकार विपथन को काफी कम किया जा सकता है और यहां तक ​​कि पूरी तरह से समाप्त भी किया जा सकता है। अपवर्तक बल (पैराएक्सियल फोकस की स्थिति) और गोलाकार विचलन पर अलग-अलग कार्रवाई की संभावना घूर्णन की गोलाकार सतहों पर दो ज्यामितीय मानकों की उपस्थिति के कारण होती है, दो अर्ध-अक्ष, जिनमें से चयन बिना गोलाकार विचलन में कमी प्रदान कर सकता है अपवर्तक शक्ति को बदलना। एक गोलाकार सतह में ऐसा अवसर नहीं होता है, इसका केवल एक पैरामीटर होता है - त्रिज्या, और इस पैरामीटर को बदलकर अपवर्तक शक्ति को बदले बिना गोलाकार विपथन को बदलना असंभव है। क्रांति के एक परवलयिक के लिए, यह भी संभव नहीं है, क्योंकि क्रांति के एक परवलयिक का भी केवल एक पैरामीटर होता है - फोकल पैरामीटर। इस प्रकार, तीन उल्लिखित गोलाकार सतहों में से केवल दो गोलाकार विपथन पर नियंत्रित स्वतंत्र कार्रवाई के लिए उपयुक्त हैं - अतिशयोक्तिपूर्ण और अण्डाकार।

स्वीकार्य गोलाकार विपथन प्रदान करने वाले मापदंडों के साथ एकल लेंस खोजना आसान है। लेकिन क्या ऐसा लेंस आंख के प्रकाशिक तंत्र में गोलाकार विपथन में आवश्यक कमी प्रदान करेगा? इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए, दो लेंसों - कॉर्निया और लेंस के माध्यम से प्रकाश किरणों के संचरण की गणना करना आवश्यक है। इस तरह की गणना का परिणाम, पहले की तरह, घटना किरण और इस अक्ष के बीच की दूरी पर मुख्य ऑप्टिकल अक्ष (फोकस के निर्देशांक) के साथ किरण के चौराहे के बिंदु के निर्देशांक की निर्भरता का एक ग्राफ होगा। सभी चार अपवर्तक सतहों के ज्यामितीय मापदंडों को अलग-अलग करके, इस ग्राफ का उपयोग आंख के संपूर्ण ऑप्टिकल सिस्टम के गोलाकार विपथन पर उनके प्रभाव का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है और इसे कम करने का प्रयास किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यह आसानी से देखा जा सकता है कि एक प्राकृतिक लेंस के साथ एक आंख के पूरे ऑप्टिकल सिस्टम का विचलन, बशर्ते कि सभी चार अपवर्तक सतह गोलाकार हों, अकेले लेंस के विचलन से काफी कम है, और विचलन से थोड़ा अधिक है अकेले कॉर्निया से। 5 मिमी के पुतली व्यास के साथ, अक्ष से सबसे दूर की किरणें इस अक्ष को केवल लेंस द्वारा अपवर्तित होने पर पैराएक्सियल किरणों की तुलना में लगभग 8% करीब काटती हैं। जब एक ही पुतली के व्यास के साथ अकेले कॉर्निया द्वारा अपवर्तित किया जाता है, तो दूर की किरणों के लिए फोकस पैराएक्सियल किरणों की तुलना में लगभग 3% करीब होता है। इस लेंस के साथ आंख का पूरा ऑप्टिकल सिस्टम और इस कॉर्निया के साथ दूर की किरणों को पैराएक्सियल किरणों की तुलना में लगभग 4% करीब इकट्ठा करता है। यह कहा जा सकता है कि कॉर्निया लेंस के गोलाकार विपथन के लिए आंशिक रूप से क्षतिपूर्ति करता है।

यह भी देखा जा सकता है कि आंख की ऑप्टिकल प्रणाली, जिसमें कॉर्निया और एक आदर्श हाइपरबॉलिक लेंस होता है, जिसमें लेंस के रूप में स्थापित शून्य विपथन होता है, गोलाकार विपथन पैदा करता है, लगभग अकेले कॉर्निया के समान, यानी। केवल लेंस के गोलाकार विपथन को कम करना आंख की संपूर्ण ऑप्टिकल प्रणाली को कम करने के लिए पर्याप्त नहीं है।

इस प्रकार, अकेले लेंस की ज्यामिति की पसंद के कारण आंख की संपूर्ण ऑप्टिकल प्रणाली के गोलाकार विपथन को कम करने के लिए, एक ऐसे लेंस का चयन करना आवश्यक है जिसमें कम से कम गोलाकार विपथन हो, लेकिन एक जो बातचीत में विपथन को कम करता है कॉर्निया के साथ। यदि कॉर्निया की अपवर्तक सतहों को गोलाकार माना जाता है, तो आंख के पूरे ऑप्टिकल सिस्टम के गोलाकार विपथन को व्यावहारिक रूप से पूरी तरह से समाप्त करने के लिए, हाइपरबोलिक अपवर्तक सतहों के साथ एक लेंस का चयन करना आवश्यक है, जो एक लेंस के रूप में, ध्यान देने योग्य है (आंख के तरल माध्यम में लगभग 17% और हवा में लगभग 12%) नकारात्मक विपथन ... इस मामले में, आंख के पूरे ऑप्टिकल सिस्टम का गोलाकार विपथन पुतली के किसी भी व्यास के लिए 0.2% से अधिक नहीं होता है। आंख के ऑप्टिकल सिस्टम (लगभग 0.3% तक) के गोलाकार विपथन का लगभग समान तटस्थता लेंस की मदद से भी प्राप्त किया जा सकता है, जिसमें पहली अपवर्तक सतह गोलाकार होती है, और दूसरी हाइपरबोलिक होती है।

इसलिए, एस्फेरिकल के साथ एक कृत्रिम लेंस का उपयोग, विशेष रूप से, हाइपरबोलिक अपवर्तक सतहों से आंख के ऑप्टिकल सिस्टम के गोलाकार विपथन को लगभग पूरी तरह से समाप्त करना संभव हो जाता है और इस तरह रेटिना पर इस प्रणाली द्वारा दी गई छवि की गुणवत्ता में काफी सुधार होता है। . यह काफी सरल द्वि-आयामी मॉडल के ढांचे के भीतर सिस्टम के माध्यम से किरणों के पारित होने के कंप्यूटर सिमुलेशन के परिणामों द्वारा दिखाया गया है।

रेटिना की छवि की गुणवत्ता पर आंख के ऑप्टिकल सिस्टम के मापदंडों के प्रभाव को बहुत अधिक जटिल त्रि-आयामी कंप्यूटर मॉडल का उपयोग करके भी प्रदर्शित किया जा सकता है जो बहुत बड़ी संख्या में किरणों का पता लगाता है (कई सौ किरणों से लेकर कई सौ हजार तक) किरणें) जो स्रोत के एक बिंदु से निकलती हैं और विभिन्न बिंदुओं से टकराती हैं। सभी ज्यामितीय विपथन और सिस्टम के संभावित गलत फोकस के परिणामस्वरूप रेटिना। रेटिना के सभी बिंदुओं पर सभी किरणों को जोड़कर, स्रोत के सभी बिंदुओं से वहां पहुंचने पर, ऐसा मॉडल विस्तारित स्रोतों की छवियों को प्राप्त करना संभव बनाता है - विभिन्न परीक्षण वस्तुएं, दोनों रंग और काले और सफेद। हमारे पास इस तरह का एक त्रि-आयामी कंप्यूटर मॉडल है और यह गोलाकार विपथन में उल्लेखनीय कमी के कारण एस्फेरिकल अपवर्तक सतहों के साथ इंट्राओकुलर लेंस का उपयोग करते समय रेटिना छवि की गुणवत्ता में एक महत्वपूर्ण सुधार को स्पष्ट रूप से प्रदर्शित करता है और इस तरह बिखरने के आकार को कम करता है। रेटिना पर स्पॉट। सिद्धांत रूप में, गोलाकार विपथन को लगभग पूरी तरह से समाप्त किया जा सकता है और, ऐसा प्रतीत होता है, बिखरने वाले स्थान का आकार लगभग शून्य तक कम किया जा सकता है, जिससे एक आदर्श छवि प्राप्त हो सकती है।

लेकिन किसी को इस तथ्य पर ध्यान नहीं देना चाहिए कि किसी भी तरह से एक आदर्श छवि प्राप्त करना असंभव है, भले ही हम मान लें कि सभी ज्यामितीय विपथन पूरी तरह से समाप्त हो गए हैं। बिखरने वाले स्थान के आकार को कैसे कम किया जा सकता है, इसकी एक मूलभूत सीमा है। यह सीमा प्रकाश की तरंग प्रकृति द्वारा निर्धारित की जाती है। तरंग निरूपण पर आधारित विवर्तन सिद्धांत के अनुसार, एक गोलाकार छिद्र से प्रकाश के विवर्तन के कारण छवि तल में प्रकाश स्थान का न्यूनतम व्यास फोकल लंबाई और तरंग दैर्ध्य के उत्पाद के लिए आनुपातिक (2.44 के आनुपातिक कारक के साथ) होता है। प्रकाश का और छिद्र के व्यास के व्युत्क्रमानुपाती होता है। आंख की ऑप्टिकल प्रणाली के लिए एक अनुमान 4 मिमी के एक छात्र व्यास के लिए लगभग 6.5 माइक्रोन का बिखरने वाला स्थान व्यास देता है।

प्रकाश स्थान के व्यास को विवर्तन सीमा से कम करना असंभव है, भले ही ज्यामितीय प्रकाशिकी के नियम सभी किरणों को एक बिंदु पर ला दें। विवर्तन किसी भी अपवर्तक ऑप्टिकल प्रणाली द्वारा प्रदान की गई छवि गुणवत्ता में सुधार को सीमित करता है, यहां तक ​​कि एक आदर्श भी। उसी समय, प्रकाश विवर्तन, अपवर्तन से भी बदतर नहीं, एक छवि प्राप्त करने के लिए उपयोग किया जा सकता है, जिसका सफलतापूर्वक विवर्तनिक-अपवर्तक आईओएल में उपयोग किया जाता है। लेकिन वह एक और विषय है।

ग्रंथ सूची संदर्भ

चेरेडनिक वी.आई., ट्रेशनिकोव वी.एम. गोलाकार विपथन और एस्फेरिक इंट्राओक्यूलर लेंस // मौलिक अनुसंधान। - 2007. - नंबर 8. - एस। 38-41;
यूआरएल: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=3359 (पहुंच की तिथि: 03/23/2020)। हम आपके ध्यान में "अकादमी ऑफ नेचुरल साइंसेज" द्वारा प्रकाशित पत्रिकाओं को लाते हैं → खगोल विज्ञान में विचलन

विपथन शब्द अवलोकन के दौरान किसी वस्तु के विरूपण से जुड़े विभिन्न प्रकार के ऑप्टिकल प्रभावों को दर्शाता है। इस लेख में, हम कई प्रकार के विपथन के बारे में बात करेंगे जो खगोलीय प्रेक्षणों के लिए सबसे अधिक प्रासंगिक हैं।

प्रकाश विपथनखगोल विज्ञान में, यह प्रेक्षित वस्तु और प्रेक्षक की गति के साथ संयोजन में प्रकाश के प्रसार की परिमित गति के कारण एक खगोलीय पिंड का स्पष्ट विस्थापन है। विपथन का प्रभाव इस तथ्य की ओर ले जाता है कि वस्तु की स्पष्ट दिशा उसी समय ज्यामितीय दिशा के साथ मेल नहीं खाती है।

प्रभाव यह है कि सूर्य के चारों ओर पृथ्वी की गति और प्रकाश के प्रसार के लिए आवश्यक समय के कारण, प्रेक्षक तारे को उस स्थान से भिन्न स्थान पर देखता है जहां वह है। यदि पृथ्वी स्थिर होती, या यदि प्रकाश तुरन्त फैल जाता, तो कोई प्रकाश विपथन नहीं होता। इसलिए, एक दूरबीन के साथ आकाश में एक तारे की स्थिति का निर्धारण करते हुए, हमें उस कोण की गणना नहीं करनी चाहिए जिस पर तारा झुका हुआ है, लेकिन इसे पृथ्वी की गति की दिशा में थोड़ा बढ़ा रहा है।

विचलन प्रभाव महान नहीं है। इसका सबसे बड़ा मूल्य बीम की दिशा के लंबवत पृथ्वी की गति की स्थिति के तहत प्राप्त किया जाता है। इस मामले में, तारे की स्थिति का विचलन केवल 20.4 सेकंड है, क्योंकि पृथ्वी 1 सेकंड में केवल 30 किमी की दूरी तय करती है, और प्रकाश की किरण 300,000 किमी की यात्रा करती है।

भी कई प्रकार के होते हैं ज्यामितीय विपथन. गोलाकार विपथन- एक लेंस या उद्देश्य का विचलन, इस तथ्य में शामिल है कि लेंस के मुख्य ऑप्टिकल अक्ष पर स्थित एक बिंदु से निकलने वाली मोनोक्रोमैटिक प्रकाश की एक विस्तृत किरण, लेंस से गुजरते समय, एक पर नहीं, बल्कि कई बिंदुओं पर स्थित होती है लेंस से विभिन्न दूरी पर ऑप्टिकल अक्ष, जिसके परिणामस्वरूप छवि फोकस से बाहर हो जाती है। नतीजतन, एक बिंदु वस्तु जैसे कि एक तारे को एक छोटी गेंद के रूप में देखा जा सकता है, इस गेंद का आकार तारे के आकार के लिए ले रहा है।

छवि क्षेत्र वक्रता- विपथन, जिसके परिणामस्वरूप एक सपाट वस्तु की छवि, लेंस के ऑप्टिकल अक्ष के लंबवत, एक सतह पर होती है जो लेंस के लिए अवतल या उत्तल होती है। यह विपथन छवि क्षेत्र में असमान तीक्ष्णता का कारण बनता है। इसलिए, जब छवि का केंद्र तेजी से केंद्रित होता है, तो किनारे फोकस से बाहर हो जाएंगे और छवि फोकस से बाहर हो जाएगी। अगर इमेज के किनारों पर शार्पनेस सेटिंग की गई है तो इसका सेंट्रल पार्ट फोकस से बाहर होगा। खगोल विज्ञान के लिए इस प्रकार का विपथन आवश्यक नहीं है।

और यहाँ कुछ और प्रकार के विपथन हैं:

विवर्तनिक विपथन फोटोग्राफिक लेंस के डायाफ्राम और बैरल पर प्रकाश के विवर्तन के कारण होता है। विवर्तनिक विपथन एक फोटोग्राफिक लेंस के संकल्प को सीमित करता है। इस विपथन के कारण, लेंस द्वारा अनुमत बिंदुओं के बीच न्यूनतम कोणीय दूरी लैम्ब्डा / डी रेडियन के मान से सीमित होती है, जहां लैम्डा उपयोग किए गए प्रकाश की तरंग दैर्ध्य है (400 एनएम से 700 एनएम की लंबाई वाली विद्युत चुम्बकीय तरंगों को आमतौर पर संदर्भित किया जाता है) ऑप्टिकल रेंज के लिए), डी लेंस व्यास है ... इस सूत्र को देखकर यह स्पष्ट हो जाता है कि लेंस का व्यास कितना महत्वपूर्ण है। यह वह पैरामीटर है जो सबसे बड़े और सबसे महंगे टेलीस्कोप के लिए महत्वपूर्ण है। यह भी स्पष्ट है कि एक्स-रे में देखने में सक्षम एक दूरबीन पारंपरिक ऑप्टिकल टेलीस्कोप के साथ अनुकूल रूप से तुलना करती है। तथ्य यह है कि एक्स-रे की तरंग दैर्ध्य ऑप्टिकल रेंज में प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से 100 गुना कम है। इसलिए, ऐसी दूरबीनों के लिए, समान उद्देश्य व्यास वाले पारंपरिक ऑप्टिकल दूरबीनों की तुलना में न्यूनतम स्पष्ट कोणीय दूरी 100 गुना कम है।

विपथन के अध्ययन ने खगोलीय उपकरणों में उल्लेखनीय सुधार करना संभव बना दिया है। आधुनिक दूरबीनों में, विपथन के प्रभाव को कम से कम किया जाता है, लेकिन यह ठीक विपथन है जो ऑप्टिकल उपकरणों की क्षमताओं को सीमित करता है।

1. विपथन के सिद्धांत का परिचय

जब लेंस के प्रदर्शन की बात आती है, तो अक्सर कोई शब्द सुनता है aberrations... "यह एक उत्कृष्ट लेंस है, इसमें लगभग सभी विपथन ठीक कर दिए गए हैं!" एक थीसिस है जिसे अक्सर चर्चाओं या समीक्षाओं में पाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, बहुत कम बार कोई विपरीत राय सुन सकता है: "यह एक अद्भुत लेंस है, इसके अवशिष्ट विपथन अच्छी तरह से स्पष्ट हैं और एक असामान्य रूप से प्लास्टिक और सुंदर पैटर्न बनाते हैं" ...

ऐसी अलग राय क्यों हैं? मैं इस प्रश्न का उत्तर देने का प्रयास करूंगा: लेंस के लिए और सामान्य रूप से फोटोग्राफी की शैलियों के लिए यह घटना कितनी अच्छी/बुरी है। लेकिन पहले, आइए यह पता लगाने की कोशिश करें कि फोटोग्राफिक लेंस का विपथन वास्तव में क्या है। हम सिद्धांत और कुछ परिभाषाओं के साथ शुरू करेंगे।

सामान्य आवेदन में, शब्द विपथन (lat। ab- "से" + lat। त्रुटि "भटकना, गलत होना") आदर्श से विचलन है, एक त्रुटि, सिस्टम के सामान्य संचालन का किसी प्रकार का उल्लंघन है।

लेंस विपथन- ऑप्टिकल सिस्टम में त्रुटि, या छवि त्रुटि। यह इस तथ्य के कारण होता है कि वास्तविक वातावरण में किरणों का एक महत्वपूर्ण विचलन उस दिशा से हो सकता है जिसमें वे गणना "आदर्श" ऑप्टिकल सिस्टम में जाते हैं।

नतीजतन, एक फोटोग्राफिक छवि की आम तौर पर स्वीकृत गुणवत्ता प्रभावित होती है: केंद्र में अपर्याप्त तीक्ष्णता, कंट्रास्ट का नुकसान, किनारों पर गंभीर धुंधलापन, ज्यामिति और स्थान की वक्रता, रंग हेलो, आदि।

फोटोग्राफिक लेंस में पाए जाने वाले मुख्य विपथन इस प्रकार हैं:

1. हास्यपूर्ण विपथन।
2. विरूपण।
3. दृष्टिवैषम्य।
4. छवि क्षेत्र की वक्रता।

उनमें से प्रत्येक को बेहतर तरीके से जानने से पहले, आइए लेख से याद करें कि एक आदर्श ऑप्टिकल सिस्टम में किरणें लेंस से कैसे गुजरती हैं:

अंजीर। 1. एक आदर्श प्रकाशिक प्रणाली में किरणों का पारित होना।

जैसा कि हम देख सकते हैं, सभी किरणें एक बिंदु F पर एकत्रित होती हैं - मुख्य फोकस। लेकिन वास्तव में, सब कुछ बहुत अधिक जटिल है। प्रकाशिक विपथन का सार यह है कि एक प्रकाश बिंदु से लेंस पर पड़ने वाली किरणें एक बिंदु पर भी एकत्रित नहीं होती हैं। तो आइए देखें कि विभिन्न विपथन के संपर्क में आने पर ऑप्टिकल सिस्टम में किस तरह के विचलन होते हैं।

यह भी तुरंत ध्यान दिया जाना चाहिए कि एक साधारण लेंस और एक जटिल लेंस दोनों में, नीचे वर्णित सभी विपथन एक साथ कार्य करते हैं।

कार्य गोलाकार विपथनयह है कि लेंस के किनारों पर आपतित किरणें लेंस के मध्य भाग पर आपतित किरणों की तुलना में लेंस के करीब एकत्रित होती हैं। नतीजतन, विमान पर एक बिंदु की छवि धुंधले सर्कल या डिस्क के रूप में प्राप्त होती है।

अंजीर। 2. गोलाकार विपथन।

तस्वीरों में, गोलाकार विपथन का प्रभाव एक नरम छवि के रूप में दिखाई देता है। खुले एपर्चर पर प्रभाव अक्सर ध्यान देने योग्य होता है, और उच्च एपर्चर वाले लेंस इस विचलन के लिए अधिक संवेदनशील होते हैं। यदि यह आकृति के तीखेपन को भी बरकरार रखता है, तो यह नरम प्रभाव कुछ प्रकार की फोटोग्राफी के लिए बहुत उपयोगी हो सकता है, उदाहरण के लिए, पोर्ट्रेट।

अंजीर। 3. गोलाकार विपथन के कारण खुले छिद्र पर नरम प्रभाव।

पूरी तरह से गोलाकार लेंस से निर्मित लेंस में, इस प्रकार के विपथन को पूरी तरह से समाप्त करना लगभग असंभव है। अल्ट्रा-फास्ट लेंस में, इसकी पर्याप्त क्षतिपूर्ति करने का एकमात्र प्रभावी तरीका ऑप्टिकल सिस्टम में एस्फेरिकल तत्वों का उपयोग है।

3. हास्यपूर्ण विपथन, या "कोमा"

यह पार्श्व पुंजों के लिए एक विशेष प्रकार का गोलाकार विपथन है। इसकी क्रिया इस तथ्य में निहित है कि प्रकाशीय अक्ष के कोण पर आने वाली किरणें एक बिंदु पर एकत्रित नहीं होती हैं। इस मामले में, फ्रेम के किनारों पर चमकदार बिंदु की छवि "उड़ान धूमकेतु" के रूप में प्राप्त की जाती है, न कि बिंदु के रूप में। कोमा आउट-ऑफ़-फ़ोकस क्षेत्र में छवि के क्षेत्रों के लिए अत्यधिक जोखिम भी पैदा कर सकता है।

अंजीर। 4. कोमा।

अंजीर। 5. फोटो में कोमा

यह प्रकाश के प्रकीर्णन का प्रत्यक्ष परिणाम है। इसका सार इस तथ्य में निहित है कि सफेद प्रकाश की एक किरण, लेंस से गुजरते हुए, अपने घटक रंगीन किरणों में विघटित हो जाती है। लघु-तरंग दैर्ध्य किरणें (नीली, बैंगनी) लेंस में अधिक मजबूती से अपवर्तित होती हैं और लंबी-फोकस किरणों (नारंगी, लाल) की तुलना में इसके करीब अभिसरण होती हैं।

अंजीर। 6. रंगीन विपथन। - बैंगनी किरणों का फोकस। K - लाल किरणों का फोकस।

यहाँ, जैसा कि गोलाकार विपथन के मामले में, विमान पर एक चमकदार बिंदु की छवि धुंधले वृत्त / डिस्क के रूप में प्राप्त होती है।

तस्वीरों में, रंगीन विपथन बाहरी रंगों और विषयों पर रंग की रूपरेखा के रूप में प्रकट होता है। विपथन का प्रभाव विपरीत विषयों में विशेष रूप से ध्यान देने योग्य है। वर्तमान में, सीए को रॉ कन्वर्टर्स में आसानी से ठीक किया जा सकता है यदि शूटिंग रॉ प्रारूप में की गई हो।

अंजीर। 7. रंगीन विपथन की अभिव्यक्ति का एक उदाहरण।

5. विकृति

विरूपण खुद को तस्वीर की ज्यामिति की वक्रता और विकृति में प्रकट करता है। वे। छवि का पैमाना क्षेत्र के केंद्र से किनारों तक की दूरी के साथ बदलता है, जिसके परिणामस्वरूप सीधी रेखाएं केंद्र की ओर या किनारों की ओर घुमावदार होती हैं।

अंतर करना बैरल के आकार काया नकारात्मक(चौड़े कोण में सबसे आम) और तकियाया सकारात्मकविरूपण (अधिक बार यह एक लंबे फोकस पर प्रकट होता है)।

अंजीर। 8. पिनकुशन और बैरल विरूपण

निश्चित फोकल लेंथ लेंस (प्राइम लेंस) की तुलना में आमतौर पर परिवर्तनशील फोकल लेंथ लेंस (ज़ूम) के साथ विरूपण अधिक स्पष्ट होता है। कुछ शानदार लेंस, जैसे फिश आई, जानबूझकर सही नहीं करते हैं और यहां तक ​​कि विकृति पर भी जोर देते हैं।

अंजीर। 9. लेंस का उच्चारण बैरल विरूपणजेनिटार 16मिमीमछली की आँख।

आधुनिक लेंसों में, जिनमें वेरिएबल फ़ोकल लंबाई वाले लेंस शामिल हैं, ऑप्टिकल सिस्टम में एक एस्फेरिकल लेंस (या कई लेंस) लगाकर विरूपण को प्रभावी ढंग से ठीक किया जाता है।

6. दृष्टिवैषम्य

दृष्टिवैषम्य(ग्रीक से। कलंक - बिंदु) एक बिंदु के रूप में और यहां तक ​​​​कि एक डिस्क के रूप में, क्षेत्र के किनारों पर एक चमकदार बिंदु की छवियों को प्राप्त करने की असंभवता की विशेषता है। इस मामले में, मुख्य ऑप्टिकल अक्ष पर स्थित एक चमकदार बिंदु एक बिंदु के रूप में प्रेषित होता है, लेकिन यदि कोई बिंदु इस अक्ष के बाहर है - एक अंधेरे, पार की गई रेखाओं आदि के रूप में।

यह घटना अक्सर छवि के किनारों पर देखी जाती है।

अंजीर। 10. दृष्टिवैषम्य का प्रकट होना

7. छवि क्षेत्र की वक्रता

छवि क्षेत्र वक्रता- यह एक विपथन है, जिसके परिणामस्वरूप एक सपाट वस्तु की छवि, लेंस के ऑप्टिकल अक्ष के लंबवत, एक सतह पर होती है जो लेंस के लिए अवतल या उत्तल होती है। यह विपथन छवि क्षेत्र में असमान तीक्ष्णता का कारण बनता है। जब छवि का केंद्र तीव्र फ़ोकस में होता है, तो किनारे फ़ोकस से बाहर होंगे और तीव्र फ़ोकस में प्रदर्शित नहीं होंगे। अगर इमेज के किनारों पर शार्पनेस सेटिंग की गई है तो इसका सेंट्रल पार्ट फोकस से बाहर होगा।