Кривизна поля Пецваля - Petzval field curvature

Оптическая аберрация
Расфокусированное изображение мишени со спицами..svg Расфокусировать

HartmannShack 1lenslet.svg Наклон Сферическая аберрация Астигматизм Кома Искажение Кривизна поля Пецваля Хроматическая аберрация
Сферическая аберрация 3.svg
Astigmatism.svg
Объектив coma.svg
Barrel distortion.svg
Кривизна поля.svg
Диаграмма линз с хроматической аберрацией.svg

Кривизна поля: «плоскость» изображения (дуга) отклоняется от плоской поверхности (вертикальная линия).

Кривизна поля Петцваля , названная в честь Джозефа Петцваля , описывает оптическую аберрацию, при которой плоский объект, нормальный к оптической оси (или неплоский объект, выходящий за пределы гиперфокального расстояния ), не может быть правильно сфокусирован на плоской плоскости изображения. Кривизну поля можно скорректировать с помощью выравнивателя поля , конструкции также могут включать изогнутую фокальную плоскость, как в случае человеческого глаза , для улучшения качества изображения на фокальной поверхности.

Не следует путать с коррекцией плоского поля , которая относится к однородности яркости.

Анализ

Матрица датчиков изображения космической обсерватории Кеплер изогнута, чтобы компенсировать кривизну телескопа Петцваля.

Рассмотрим «идеальную» систему одноэлементных линз, в которой все плоские волновые фронты сфокусированы в точку на расстоянии f от линзы. При размещении этого объектива на расстоянии f от плоского датчика изображения точки изображения вблизи оптической оси будут в идеальном фокусе, но лучи, отклоненные от оси, будут фокусироваться перед датчиком изображения, уменьшаясь на косинус угла, который они образуют с оптическим датчиком изображения. ось. Это меньшая проблема, когда поверхность изображения сферическая, как в человеческом глазу .

Большинство современных фотообъективов предназначены для минимизации кривизны поля и поэтому имеют фокусное расстояние, которое увеличивается с увеличением угла луча. Линзы с короткими фокусными расстояниями (сверхширокие, широкие и нормальные) менее 50 мм обычно больше страдают от кривизны поля. Телеобъективы обычно имеют очень небольшую кривизну видимого поля или вообще не имеют ее. Объектив петцваля одна конструкция , которая имеет значительное количество кривизны поля; изображения, снятые с помощью объектива, очень резкие в центре, но при больших углах изображение оказывается не в фокусе. Пленочные камеры могут изгибать свои плоскости изображения для компенсации, особенно когда объектив фиксирован и известен. Это также относится к пластинчатой ​​пленке , которая все еще может немного погнуться. Цифровые датчики сложно согнуть, хотя экспериментальные изделия выпускаются. К 2016 году единственными потребительскими камерами с изогнутыми сенсорами были «селфи» Sony Cybershot KW-1 и KW-11. Большая мозаика датчиков (в любом случае необходима из-за ограниченного размера чипа) может быть сформирована для имитации изгиба в больших масштабах.

Кривизна поля Петцваля равна сумме Петцваля по оптической системе,

где - радиус i- й поверхности, а n s - показатели преломления на первой и второй сторонах поверхности. Кривизна Пецваля сферического зеркала в два раза больше его кривизны, а радиус Пецваля зеркала равен его фокусному расстоянию.

Уменьшение аберрации кривизны поля

Одним из способов уменьшения этой аберрации является установка диафрагмы (диафрагмы) для удаления краевых световых лучей. Однако этот метод значительно снижает светосилу линзы.

Смотрите также

использованная литература