Хроматическая аберрация — это одна из тех тем, о которых слышало большинство фотографов, но только небольшая часть действительно понимает. Иногда это может быть довольно раздражающим, и если вы не знаете, как устранить или минимизировать влияние хроматической аберрации на ваших фотографиях, потеря качества может быть огромной. Так что же это за феномен и как вы можете его контролировать?

В этой статье вы узнаете все о хроматической аберрации, почему она возникает и о различных типах хроматической аберрации, которые вы можете наблюдать.Вы также обнаружите некоторые из лучших техник, чтобы избежать этого как на поле, так и в постпроизводстве, чтобы ваши снимки больше не подвергались хроматической аберрации!

Что такое хроматическая аберрация в фотографии?

Хроматическая аберрация. Фото: «DrBob, Wikimedia Commons».

Хроматическая аберрация — это эффект, который возникает, когда объектив не может правильно преломить все длины волн цвета в одной и той же точке. Это довольно распространенная проблема в фотографии, которая затрагивает почти все объективы, хотя высококачественные объективы будут демонстрировать меньшую хроматическую аберрацию по сравнению с менее качественными.

Теоретически, идеальная линза должна быть способна сфокусировать все длины волн цветов в одну точку, называемую «кругом наименьшего замешательства», где хроматическая аберрация сведена к минимуму. В действительности, разные цвета света попадают на линзу с разной скоростью (и поэтому в разное время), вызывая возникновение разных типов хроматических аберраций.

Проще говоря, и как вы можете видеть на фотографии ниже (это примерно 100% обрезка оригинала), хроматическая аберрация состоит из некоторых раздражающих цветовых ореолов, которые появляются там, где их не должно быть.В этом случае вы можете четко видеть их вдоль края горы.

Хроматическая аберрация по краю горы. Фото: «Леонардо Папера».

Почему происходит хроматическая аберрация?

Как вы, наверное, поняли, прочитав определение, хроматическая аберрация является оптической проблемой, поэтому все зависит от того, какой объектив вы используете. В общем, дорогие объективы высокого качества логически минимизируют хроматическую аберрацию лучше, чем базовые линзы.Однако невозможно найти линзу без хроматической аберрации, так как это физиологическая проблема всех линз при воздействии света.

Дисперсия также имеет отношение к хроматической аберрации: показатель преломления (число, указывающее, как быстро свет может проходить через определенный материал) элементов линзы различен для разных цветов. Например, голубые световые волны могут проходить через линзу быстрее, чем красные световые волны.Эта разница в показателях преломления влияет на фокусировку на ваших фотографиях, и именно тогда вы получаете несколько раздражающих красочных ореолов по краям.

Проверьте наличие цветных ореолов по краям объектов на изображениях. Это может быть хроматическая аберрация. Фото: «Леонардо Папера».

Типы хроматической аберрации

К сожалению, как будто одного недостаточно, есть два различных типа хроматической аберрации; продольная (осевая) хроматическая аберрация и латеральная (поперечная) хроматическая аберрация.Сейчас мы поговорим о них отдельно, чтобы понять, в чем на самом деле различия.

Продольная (осевая) хроматическая аберрация

Продольная аберрация (LCA), также называемая «боке», возникает, когда линза не в состоянии правильно сфокусировать все различные длины волн цвета на определенной фокальной плоскости. Вы можете легко распознать этот вид хроматической аберрации, так как вы увидите нежелательные цветовые рамки по всему кадру, даже в центре, особенно в не сфокусированных частях изображения.

Продольная аберрация типична для длинных фокусных расстояний и широких объективов. Если вы заметили какую-то продольную аберрацию, вы можете легко минимизировать ее, закрыв апертуру.

Боковая (поперечная) хроматическая аберрация

Боковая (или поперечная) хроматическая аберрация (TCA) возникает, когда различные длины волн света проецируются в разных положениях вдоль фокальной плоскости.В отличие от продольной хроматической аберрации, TCA не будет отображаться в центре кадра, но будет увеличиваться вдоль границ кадра.

TCA не будет минимизировано, если вы закроете диафрагму объектива, так как она не зависит от него. Вы можете распознать этот вид хроматической аберрации, когда он появляется вдоль высококонтрастных краев, где, возможно, существует резкий переход между светлыми и темными областями. Это типично для коротких фокусных расстояний.

Как выглядит хроматическая аберрация?

Хроматическая аберрация также известна как «фиолетовая окантовка» или, в более общем смысле, «цветная окантовка».Как следует из этих названий, это потому, что вы можете легко распознать его по тонким разноцветным линиям вдоль высококонтрастных краев рамки или не в фокусе.

Наиболее распространенными цветами хроматической аберрации являются пурпурный (следовательно, пурпурная окантовка) или зеленый, но они также могут быть синим, красным, желтым и т. Д.

Как избежать хроматической аберрации

Мы говорили о том, что такое хроматическая аберрация, почему она существует и как она выглядит.В этот момент вы можете быть довольно обескуражены, думая, что вы только что обнаружили новую «проблему», с которой нужно иметь дело при съемке.

Хорошо, позвольте мне немного поднять вам настроение: можно научиться контролировать и, возможно, вообще избежать хроматической аберрации! Есть несколько методов, которые вы можете использовать, которые, по крайней мере, сведут к минимуму влияние хроматической аберрации на ваши изображения, поэтому давайте посмотрим, что они из себя представляют.

# 1. Стреляй в RAW

Начну с того, что вам следует снимать в формате RAW не только по хроматической аберрации, но и по миллиону других причин.Если вы передаете свои снимки через программное обеспечение для постобработки после того, как вы их сфотографировали, вам даже не стоит рассматривать съемку в формате JPEG. Единственный способ получить полезный базовый снимок для редактирования — снимать в формате RAW.

При съемке в формате RAW у вас будет больше записанных данных, с которыми можно поэкспериментировать, используя настройки программ пост-продакшн, таких как Adobe Lightroom или Adobe Camera Raw. Приложив немного практики, вам удастся практически полностью удалить хроматические аберрации с ваших снимков.

# 2. Избегайте высококонтрастных сцен

Высококонтрастные сцены являются наиболее чувствительными областями к хроматической аберрации, где они более заметны. Конечно, если вы хотите сделать снимок в условиях высокой контрастности, вы ничего не сможете с этим поделать, и вы все равно должны сделать снимок. Однако, если у вас есть возможность выбрать между съемкой с некоторыми высокими контрастами в кадре или нет, я бы предпочел перейти на последний, так как вам не придется иметь дело с свидетельством хроматической аберрации позже.

# 3. Фокусное расстояние

Как правило, зум-объективы наиболее подвержены хроматической аберрации при минимальном и максимальном фокусных расстояниях. Допустим, у вас есть объектив 24-70 мм — и на 24 мм, и на 70 мм ваш объектив будет демонстрировать большую хроматическую аберрацию.

Чтобы справиться с этим, у вас есть два варианта: первый — использовать простую линзу, которая намного лучше справится с хроматической аберрацией, а второй — не использовать минимальное / максимальное фокусное расстояние вашего зум-объектива и просто используйте те между ними.Вы можете немного обрезать или сделать панораму, чтобы скопировать минимальное / максимальное фокусное расстояние объектива, если хотите.

# 4. Диафрагма

Игра с апертурой будет особенно полезна для минимизации эффекта продольной хроматической аберрации. Как? Что ж, легко: остановив хотя бы одну или две остановки (или больше) от самой широкой диафрагмы объектива.

Использование небольших диафрагм также может означать, что вам нужно будет уменьшить выдержку или повысить ISO, но это поможет вам снизить хроматическую аберрацию в долгосрочной перспективе.

# 5. Тема положения

Итак, мы поговорили о том, как можно минимизировать продольную хроматическую аберрацию, закрывая диафрагму объектива. Как насчет поперечной хроматической аберрации? Ну, есть и легкий способ избежать этого! Если вы обратили внимание раньше, я написал, что TCA не будет отображаться в середине кадра, но он будет виден только по краям изображения. Таким образом, если вы поместите объект в центр кадра, он не будет подвержен хроматической аберрации.

Как быть, если вы хотите разместить объект в нижней или верхней трети кадра или близко к краям? Ну, вы можете поместить его в центр во время съемки, а затем обрезать изображение, чтобы получить композицию, которую вы искали!

Как исправить хроматические аберрации в Lightroom

Мы говорили о том, как избежать хроматических аберраций при съемке на поле, но что делать, если вы по каким-то причинам не смогли их уменьшить и у вас все еще есть раздражающая цветная окантовка? Не волнуйтесь, об этом позаботится Adobe Lightroom!

Есть две опции, которые помогут вам удалить хроматические аберрации в Lightroom: первая — заставить программу творить чудеса и перейти к автоматической коррекции, а вторая — работать самостоятельно с ручной коррекцией.

Автоматическая коррекция

Автоматическая коррекция хроматической аберрации в Lightroom. Фото: «Леонардо Папера».

Давайте начнем с самого простого варианта. Чтобы найти автоматическую коррекцию CA в Lightroom, убедитесь, что вы находитесь в разделе «Разработка» программного обеспечения.

Далее, прокрутите, пока не найдете окно «Коррекция линзы», как вы можете видеть на картинке выше.

На этом этапе все, что вам нужно сделать, это поставить галочку в поле «Удалить хроматическую аберрацию» и позволить программному обеспечению сделать все за вас.

Честно говоря, Lightroom отлично справляется с хроматическими аберрациями. Вы увидите, что в 99% случаев вам даже не нужно знать, как их вручную исправить.

Проверьте до и после: снимок выше без галочки «Удалить CA». Как вы можете видеть, на картинке четко видна некоторая окантовка. Между тем, на фото ниже нет видимой хроматической аберрации вообще. Волшебный, верно?

Нет хроматической аберрации. Фото: «Леонардо Папера».

Ручная коррекция

Итак, давайте повторим процесс, как на фотографии выше, но вместо того, чтобы воспользоваться магией Lightroom, мы попытаемся самостоятельно устранить хроматические аберрации. Зачем? Ну, потому что иногда автокоррекция программного обеспечения не может полностью решить проблему, поэтому полезно знать, как с этим справиться самостоятельно, если вы застряли в CA.

Переключиться в ручной режим. Фото: «Леонардо Папера».

Опять же, начните с раздела «Разработка» в Lightroom.Затем откройте окно «Lens Correction», как вы делали для автокоррекции, но вместо того, чтобы оставаться в поле «Profile», переключитесь в меню «Manual». У вас должны быть те же настройки, что и на фото выше.

Теперь у вас есть два варианта продвижения вперед: первый — использовать «Fringe Color Selector» — ту глазную каплю, которую вы видите прямо в верхней левой части окна «Defringe». Вы можете выбрать затронутые области, и Lightroom попытается удалить CA из этих определенных областей, изменив некоторые параметры.

Второй вариант — поиграть с этими параметрами самостоятельно, что я и сделал в этом случае, так как глазные капли не работали идеально.

Как вы можете видеть на фотографии ниже, я немного поиграл с помощью ползунка Defringe Green и Green Hue, чтобы найти правильную точку, где удаляются все хроматические аберрации.

Вам нужно будет потренироваться, если вы хотите удалить хроматическую аберрацию вручную, но результаты могут быть весьма впечатляющими! Я всегда рекомендую сначала попробовать автокоррекцию, так как это может реально сэкономить время!

Удаление хроматической аберрации вручную.Фото: «Леонардо Папера».

Как проверить свои линзы на хроматическую аберрацию

Чтобы проверить, насколько хорошо (или плохо) ваши объективы справляются с хроматической аберрацией, просто воспользуйтесь Google «Chromatic Aberration Test Chart» и загрузите одну из бесплатных моделей. Затем откройте его в полноэкранном режиме (и при максимальной яркости) на вашем ПК. Вы также можете распечатать его и сделать несколько снимков с объективом, который вы хотите проверить.

Вы сможете легко увидеть, насколько хроматическая аберрация влияет на этот объектив, если открыть снимок, сделанный вами в Lightroom, и немного увеличить точки.

Да, это так просто!

Удаление хроматических аберраций может сделать фотографию более эстетичной. Фото: «Леонардо Папера».

На данный момент вы должны знать гораздо больше о хроматической аберрации, от того, что это такое, до того, как ее избежать, как на поле, так и в постпроизводстве. Хроматическая аберрация может быть неприятной проблемой, но если вы видите, что она влияет на некоторые ваши фотографии, не паникуйте! Управлять ими на поле довольно просто, а убрать их с помощью Lightroom еще проще.

Об авторе: Леонардо Папера — ландшафтный фотограф из Италии. Вы можете найти больше его работ на его сайте или подписаться на него в Instagram.

Есть ли у вас какие-либо советы или рекомендации по предотвращению или устранению хроматической аберрации? Вы тестировали свои линзы на хроматическую аберрацию? Как это получилось? Оставьте комментарий ниже!

— Вот как это исправить и чем она вызвана

Борьба с хроматической аберрацией?

Кому не нравятся четкие и живые фотографии? Каждый хочет запечатлеть свои жизненные моменты на идеальной фотографии. Но если картина не отображает момент таким же образом, это весьма разочаровывает. Вы отправляетесь в тропический отпуск, и цвета вашей картины иногда делают ее похожей на то, что вы посетили пустыню. Кто бы этого хотел?

На самом деле, съемка отличных фотографий — это процесс, который включает в себя множество факторов, таких как фокусное расстояние, освещение, выбор правильных настроек и ваше местоположение.Не говоря уже о ваших предметах! Все эти факторы взаимодействуют друг с другом, чтобы дать вам идеальную картину. Одной из самых распространенных ошибок, которые могут возникнуть на фотографии, является хроматическая аберрация.

Хотите знать, что это? На самом деле, вы могли видеть это на многих своих фотографиях. Просто этот термин может быть новым для вас. Иногда, когда фон зелёно-зелёный, вы можете заметить на рисунке линии розового и жёлтого. Вы когда-нибудь замечали цветные полосы на одной стороне вашего изображения или на заднем плане?

Эти изменения вызваны хроматической аберрацией, которую можно исправить с помощью Photoshop или Lightroom, но время всегда имеет значение.Зачем тратить его на исправление таких дефектов, когда вы можете тратить это время на то, что любите? Если вы сможете узнать, что это за ошибка и как ее избежать, вы сможете сэкономить много времени и сил.

Что вы подразумеваете под хроматической аберрацией?

Давайте сначала разберемся с проблемой, прежде чем научимся ее решать. Важно знать, как происходит это явление, прежде чем научиться его избегать. При прохождении через объектив свет преломляется по-разному и не совпадает с фокусным расстоянием.Таким образом, он отстает от или до фокусного расстояния объектива, и именно так возникают такие ошибки. Это когда происходит хроматическая аберрация.

Фокусное расстояние — это точка, в которой все световые волны, проходящие через линзу, должны встречаться, но иногда «встреча» не происходит. Все это зависит от выбранной диафрагмы, конструкции объектива, а также интенсивности света. Свет состоит из 7 различных длин волн, поэтому после преломления через линзу, если они не встречаются в общей точке, цветовая аберрация неизбежна.

Почему происходит хроматическая аберрация?

Пришло время напомнить вам о стандартном уроке 9 ^th о свойствах стекла. Да, вам нужно спуститься по дорожке памяти и сесть в своем классе физики, где вы узнали о призматическом поведении стекла. Объектив вашей камеры ведет себя так же. Хроматическая аберрация возникает, когда линза проявляет дисперсионные свойства и свет, проходящий через нее, рассеивается на 7 цветов, но при выходе из линзы все цвета не сходятся в одной точке.Все длины волны цвета движутся с разной скоростью и, следовательно, не сходятся.

Это создает цветную окантовку, и окончательная фотография становится размытой или присутствуют заметные цветные края вокруг объектов красного, синего и пурпурного цветов и т. Д. Это хроматическое искажение происходит из-за того, что разные линзы имеют разные показатели преломления для отдельных длин волн света.

Типы хроматической аберрации

В зависимости от дисперсии длины волны в разных плоскостях хроматическая аберрация может быть двух типов; а именно продольные или осевые и боковые или поперечные.

Продольная аберрация (или LoCA)

LoCA происходит, когда разные длины волн фокусируются на разных расстояниях вблизи фокусного расстояния. Обычно все они должны сходиться и встречаться в одной точке, которая является фокусом линзы. Но многие линзы демонстрируют эту аберрацию из-за дисперсии длин волн разных цветов, в результате чего 7 компонентов света преломляются по-разному и достигают разных расстояний.

Итак, давайте разберемся, как это изображено на финальной картинке.В случае с LoCA на изображении обычно есть красная, зеленая и синяя окантовка. Они найдены специально вокруг объектов.

Одна часть изображения может показывать окантовку зеленого цвета, а затем, после постепенной нейтральности, другой конец изображения может выглядеть синим. Этот тип ошибки обычно наблюдается с быстрой апертурой и редко с медленной.

Существуют методы для исправления таких аберраций с помощью программного обеспечения, такого как Lightroom, но предотвращение таких ошибок должно быть основным намерением при съемке фотографии.

Боковая хроматическая аберрация.

Боковая хроматическая аберрация возникает, когда длины волн разных цветов света фокусируются в фокальной плоскости, но в разных точках одной и той же вертикальной плоскости. Они достигают того же расстояния, которое является фокусным расстоянием длины, но изгибаются под разными углами и, таким образом, не встречаются в одной и той же точке в вертикальной плоскости.

Боковая аберрация отличается от LoCA в своем представлении. Этот тип ошибки никогда не виден в центре, но всегда происходит по углам объекта.Синие или фиолетовые цветные полосы являются наиболее распространенными. В то время как продольная аберрация может быть устранена путем остановки объектива, этот тип аберрации обычно корректируется в последующей обработке.

Боковая аберрация обычно возникает с широкоугольными объективами низкого качества. Проблема возникает, когда оба типа аберрации возникают в некоторых линзах. Поэтому будьте предельно осторожны при выборе снаряжения.

Как избежать хроматической аберрации

Ниже мы поговорим о некоторых способах, которые вы можете использовать для устранения или минимизации таких ошибок.Знание этих факторов поможет вам избежать аберрации с самого начала!

Вы не можете пойти и купить новый объектив камеры, если вы уже потратили много денег на нынешний, поэтому давайте разберемся, как с ним работать, если он вызывает какие-либо проблемы с хроматической аберрацией или цветовыми бахромами.

На самом деле, линзы сделаны с набором очков, размещенных особым образом для достижения требуемого качества линз. Хроматическая аберрация возникает, когда есть некоторая проблема в изготовлении или расположении этого стекла, или даже если какое-либо стекло имеет низкое качество.

Теперь вы не можете разрезать объектив, чтобы попытаться диагностировать проблему. Некоторые виды цветовой окантовки встречаются во всех объективах. Просто это не очень заметно.

Существуют методы, позволяющие избежать этого, так почему бы не попробовать их, вместо того, чтобы передать свой объектив, купить новый дорогой объектив или потратить время на постобработку.

Как уменьшить хроматическую аберрацию при съемке?

Избегайте высококонтрастной фотографии.

Цветная окантовка увеличивается до высокого уровня, когда вы пытаетесь снимать в высококонтрастных сценах.Старайтесь избегать фотографировать на белом фоне или фотографии, где вы можете заметить яркое солнце на заднем плане. Если вы попытаетесь сфотографировать пейзаж при дневном свете, то вероятность обнаружения хроматической аберрации будет экспоненциально высокой.

Вы должны попытаться изменить кадр, если вы сталкиваетесь с такими ошибками в вашем объективе. Когда вы снимаете в помещении, вы можете попытаться изменить фон на более тонкий и близкий по цвету к вашему объекту. Когда вы находитесь на улице, дождитесь благоприятных условий освещения, прежде чем делать снимок.

Если вам нужно сделать снимок с солнечным светом сзади или снимок, на котором вы можете догадаться, что ваша фотография определенно будет иметь хроматическую аберрацию, то убедитесь, что вы снимаете в режиме RAW, сделайте снимок и будьте готовы потратить некоторое время исправляя в пост-обработке.

Управляйте своим фокусным расстоянием.

Это простое исправление, и небольшие знания о фокусном расстоянии ваших объективов сэкономят много времени, которое вы бы потратили на борьбу с хроматической аберрацией.В то время как объективы доступны с широким диапазоном фокусных расстояний, один из них в среднем диапазоне был бы самым безопасным вариантом, чтобы показать минимальную или нулевую хроматическую аберрацию.

Старайтесь не использовать зум-объективы под широкими углами, так как они, скорее всего, принесут хроматическую аберрацию на изображение. Вы можете выбрать простейший широкий угол, и это сделает работу с меньшим риском аберрации. Выберите правильное фокусное расстояние, чтобы избежать этой ошибки.

Остановите диафрагму.

Интересно использовать широко открытую диафрагму.Но если вы обнаруживаете цветные полосы на своих изображениях, вам нужно закрыть диафрагму, чтобы избежать их. На самом деле это зависит от типа используемого объектива, но этот метод может значительно снизить хроматическую аберрацию. Помните, что закрытие диафрагмы уменьшает количество света, достигающего вашего датчика. Вы должны будете компенсировать это, уменьшив скорость затвора и отрегулировав ISO для достижения правильной экспозиции.

Вы также можете попробовать использовать вспышку и отрегулировать другие параметры для правильной экспозиции.Секрет в том, чтобы продолжать пробовать разные условия освещения и настройки на ваших тренировочных сессиях, прежде чем вы действительно выйдете на финальный снимок.

Поместите ваш предмет в центр.

Цветная окантовка или «фиолетовая окантовка» чаще всего видна, когда объект находится вдали от центра кадра. Минимизируйте фиолетовую окантовку, поместив объект в центр. Поскольку аберрация возникает из-за искривления линзы и при переходе к углам линзы, преломляющая способность изменяется, и, следовательно, длины волн света, которые проходят через эту область, начинают искажаться и рассеиваться на разных уровнях, что дает цветные полосы.Если вы не можете исправить экстремальную хроматическую аберрацию с помощью этих предыдущих методов, вам может понадобиться расположить объект ближе к центру и обрезать фотографию до нужной композиции при последующей обработке. Понимая науку о хроматической аберрации, вы можете попытаться избежать этого, используя немного творчества.

Не используйте объективы Super Zoom.

Соблазнительно покупать объективы с увеличенным зумом, но имейте в виду, что они могут страдать от ужасной окантовки при больших фокусных расстояниях.Если вы снимаете зум-объектив, попробуйте выполнить физическое резервное копирование и снимайте с более длинным фокусным расстоянием. Если у вас в сумке простая или фиксированная длина линзы, используйте ее. Основные линзы, как правило, лучше, когда речь идет об избежании хроматической аберрации.

Несмотря на то, что существует много процедур постобработки, которые могут на самом деле избавиться от ошибок окаймления, вы начнете экономить время на исправление ошибок в камере. Пост-продакшн требует времени и усилий. И вам нужно сначала понять тип аберрации; будь то продольный или боковой, а затем с помощью определенного инструмента в программном обеспечении, чтобы избавиться от этой ошибки.Как вы думаете, это легко? Это не так и это очень много времени.

Как исправить хроматическую аберрацию с помощью Lightroom

Использование описанных выше методов и внесение этих небольших корректировок может помочь вам достичь высоких результатов. Не тратьте часы на пост-обработку ваших изображений, если в этом нет необходимости!

Теперь, когда вы знаете, как этого избежать, немного знаний о том, как это исправить, будет только вишня сверху. Вот несколько простых шагов, если вы хотите исправить аберрацию в Lightroom.

1. В модуле «Разработка» перейдите на панель «Коррекция объектива».
2. В разделе «Профиль» установите флажок «Включить коррекцию профиля». Эти предварительно загруженные поправки для основных производителей объективов исправят большинство искажений объектива. Если Lightroom не может автоматически определить модель вашего объектива, выберите ее в раскрывающемся списке.
3. В разделе «Профиль» также установите флажок «Удалить хроматическую аберрацию». Это должно уменьшить количество окаймления или хроматической аберрации.

Если хроматическая аберрация не фиксируется, просто отметив флажок, указанный выше, перейдите к разделу «Ручное» на панели «Коррекция линзы». Здесь вам больше всего повезет с помощью инструмента «Пипетка». Выберите область окаймления, и вы увидите, что Lightroom возьмет это показание и даст правильную настройку.

Существуют ли другие виды аберраций в фотографии?

Да, существуют различные виды аберраций, которые влияют на ваши изображения.К ним относятся сферическая аберрация, поперечная хроматическая аберрация, кома, астигматизм и кривизна поля. Наиболее распространенными из них являются кривизна поля и кома.

Эти другие аберрации не являются окаймляющими, как хроматическая аберрация. Но тем не менее они влияют на ваши изображения. Важно знать, что они отличаются от хроматической аберрации. Использование методов для исправления хроматической аберрации не решит другие проблемы с аберрацией.

Кривизна поля

Кривизна поля делает плоские объекты изогнутыми.Это более заметно при съемке макро или крупным планом изображений. Обозреватели объективов говорят об этой аберрации и обычно используют термины «подушка» или «бочкообразное искажение». Телеобъективы могут демонстрировать искажение подушечка. Подушкообразные искажения приводят к тому, что линии выглядят так, как будто они изгибаются наружу. Широкоугольные линзы обычно демонстрируют бочкообразные искажения. Искажение ствола выглядит так, как будто линии изгибаются к центру.

Кома

Кома (как пунктуация запятая, а не кома медицинское состояние) влияет на точки света.Это вызвано лучами света, проходящими через объектив под углом. Таким образом, точки света на вашем изображении выглядят как комета с размытым хвостом, что и дает ей название. Звезды выглядят так, будто они растянуты вместо маленьких точек света. Кома более заметна в ночной фотографии. Кома хуже на углах ваших изображений. Это может появиться в сочетании с хроматической аберрацией и может быть предотвращено с помощью многих из тех же техник: съемки с большим фокусным расстоянием или остановки диафрагмы.

Хорошие новости

Производители объективов прошли долгий путь в разработке объективов, позволяющих избежать многих из этих проблем. Цифровое программное обеспечение также может помочь. На самом деле, многие объективы имеют эти присущие проблемы, но программное обеспечение в камере устраняет их, прежде чем вы когда-либо увидите предварительный просмотр на вашем ЖК-дисплее или компьютере. Постпроизводственное программное обеспечение, как мы видели выше, также может помочь. Попробуйте использовать встроенные профили для каждого из ваших объективов в Adobe Lightroom, Photoshop и Camera RAW.Одним щелчком мыши вы можете сразу устранить многие распространенные искажения. Другие, такие как хроматическая аберрация, предпринимают некоторые дополнительные шаги.

Плохие новости

Идеальных линз без каких-либо аберраций не существует. Иногда исправление одного вида аберрации фактически создает другой. Даже самые лучшие изготовленные линзы страдают от некоторой аберрации при определенных условиях. Хорошие фотографы знают ограничения и сильные стороны своего оборудования. Они будут использовать различные методы, чтобы получить максимальную отдачу от своих линз и избежать проблем в других.Не полагайтесь только на цифровое программное обеспечение, чтобы исправить ваши ошибки. Знайте свое снаряжение и как преодолевать проблемы. Вот что отличает любителей от профессионалов.

Заключение

Чтобы стать экспертом в любом искусстве, вам необходимо понять его ограничения и как обойти их. Фотография — это страсть для некоторых и профессия для многих. С этой целью вы будете сталкиваться с ошибками с линзами на регулярной основе. Вы не можете пойти и купить альтернативный набор линз каждый раз, когда возникает проблема.Вот почему лучше иметь некоторые знания о том, как их избежать с самого начала.

хроматическая аберрация | Микроскопия NikonU

хроматическая аберрация

Хроматические аберрации — это артефакты, зависящие от длины волны, которые возникают из-за того, что показатель преломления каждого состава оптического стекла изменяется в зависимости от длины волны. Когда белый свет проходит через простую или сложную систему линз, составляющие длины волн преломляются в соответствии с их частотой. В большинстве стекол показатель преломления больше для более коротких (синих) длин волн и изменяется с большей скоростью по мере уменьшения длины волны.

Синий свет преломляется в наибольшей степени, за ним следуют зеленый и красный свет, явление, которое обычно называют дисперсией. Неспособность объектива объединить все цвета в общий фокус приводит к немного другому размеру изображения и фокусу для каждой преобладающей группы длин волн. Это приводит к цветным полосам, окружающим изображение. Когда фокус установлен на середину диапазона длин волн, изображение имеет зеленый оттенок с окружающим его ореолом фиолетового цвета (состоящим из смеси красного и синего).

Учебное пособие инициализируется с изображением образца (если смотреть через микроскоп), появляющегося в окне с левой стороны апплета. Под окном изображения находится выпадающее меню с надписью Выбор образца , которое можно использовать для выбора нового образца. Ползунок «Положение изображения» используется для управления учебным пособием путем смещения фокальной плоскости вдоль оптической оси системы виртуальных линз, показанной в виде диаграммы трассировки лучей на правой стороне апплета.Начальная позиция слайдера — центр диапазона фокусировки. Когда ползунок перемещается влево, фокальная плоскость смещается в сторону более длинных (красных) длин волн, и функции микроскопического изображения и разброса точек одновременно изменяются, чтобы проиллюстрировать эффект хроматической аберрации. Перемещение ползунка вправо смещает фокальную плоскость к более коротким (голубым) длинам волн и вызывает соответствующие изменения в изображении микроскопа и функциях рассеивания точек. Набор переключателей, расположенных под шаблоном трассировки лучей, позволяет посетителю переключаться между неоткорректированным виртуальным оптическим путем и тем, который был скорректирован для имитации ахроматических, флюоритовых или апохроматических оптических элементов.Обратите внимание, что нажатие и активация переключателя, отличного от того, который помечен Uncorrected , приведет к отключению ползунка Положение изображения .

Рисунок 1 — Осевая хроматическая аберрация

Хроматическая аберрация очень распространена у одиночных тонких линз, изготовленных по классической формуле производителя линз , которая связывает расстояние между образцом и изображением для параксиальных лучей.Для одной тонкой линзы, изготовленной из материала, имеющего показатель преломления n и радиусы кривизны r (1) и r (2) , мы можем написать следующее уравнение :

1

, где с и с ‘ определены как расстояние до объекта и изображения соответственно. В случае сферической линзы фокусное расстояние ( f ) определяется как расстояние изображения для параллельных входящих лучей :

2

Фокусное расстояние f изменяется в зависимости от длины волны света, как показано в окне учебника и на рисунке 1 (а), который демонстрирует влияние хроматической аберрации на луч белого света, проходящего через простую линзу.Цвета компонентов (длины волн) фокусируются на разных расстояниях от объектива (рис. 2), чтобы получить изображение с произвольным радиусом размытия, равным приблизительно 0,3 миллиметра в диаметре. Относительно просто продемонстрировать хроматическую аберрацию с помощью толстой, простой сходящейся (двояковыпуклой, положительного мениска или плосковыпуклой) линзы, освещенной точечным полихромным источником, таким как фонарик или свеча. При наблюдении изображения, полученного с помощью простой линзы, периферия изображения будет выглядеть размытой и окрашенной оранжево-красным ореолом, когда линза находится близко к глазу.На больших расстояниях гало станет сине-фиолетовым.

Коррекция объектива была впервые предпринята во второй половине 18-го века, когда Джон Доллонд, Джозеф Листер и Джованни Амичи разработали способы уменьшения продольной хроматической аберрации. Эти пионеры представили ахроматические линзы для микроскопии, значительно уменьшив осевую (продольную) хроматическую аберрацию, и впервые сделали бактерии видимыми в оптическом микроскопе. Комбинируя коронное стекло и кремневое стекло (каждый тип имеет различную дисперсию показателя преломления), им удалось привести синие лучи и красные лучи в общий фокус, близкий, но не идентичный с зелеными лучами.Дисперсия из кремневого стекла примерно вдвое больше, чем у короны, поэтому, соединяя положительный элемент короны с отрицательным кремневым элементом, объединенные дисперсии будут примерно равными и противоположными, что устраняет распространение осевого цвета (рисунок 2). Обратите внимание, что увеличительная сила стекла кроны в этой комбинации в два раза больше, чем у кремня, что дает чистую мощность примерно вдвое меньше, чем у одного элемента кроны. Другим преимуществом этого брака линз является коррекция сферической аберрации, которая часто возникает, когда положительный и отрицательный элементы используются вместе в группе линз.

Рисунок 2 — Простые фокусные расстояния объектива и ахромата

Комбинация «корона / кремень» называется дублетом линзы, где каждая линза имеет различный показатель преломления и дисперсионные свойства. Двойные линзы также известны как ахроматические линзы или ахроматы для краткости, полученные из греческих терминов , означающих без и цветность , означающих цвет. Эта простая форма коррекции позволяет точкам совпадения точек изображения на 486 нанометров в синей области и 656 нанометров в красной области (рис. 1 (b)).Расфокусировка между центральной длиной волны (550 нм) и общей фокусировкой (синяя и красная) представляет собой остаточную аберрацию, которая называется вторичной осевой окраски . Несмотря на то, что размытие уменьшается в 30 раз с помощью бихроматической коррекции с использованием кремневых и коронных очков (рис. 1 (b)), аберрацию невозможно полностью устранить с помощью обычных составов стекла, что ограничивает качество изображения ахроматических целей. Ахроматы являются наиболее широко используемыми объективными линзами и обычно используются как на учебных, так и на лабораторных микроскопах исследовательского уровня.Задачи, на которых нет специальной надписи с указанием иного, скорее всего, являются ахроматами. Ахроматы являются удовлетворительными целями для обычного лабораторного использования, но поскольку они не скорректированы для всех цветов, деталь бесцветного образца, вероятно, будет отображать в белом свете бледно-зеленый цвет в лучшем фокусе (вторичный осевой цвет).

Правильное сочетание толщины линзы, кривизны, показателя преломления и дисперсии позволяет дублету снизить хроматическую аберрацию путем объединения двух групп длин волн в общую фокальную плоскость (рис. 2).Если плавиковый шпат вводится в состав стекла, используемого для изготовления линзы, тогда три цвета, красный, зеленый и синий, могут быть объединены в одну точку фокусировки, что приводит к незначительному количеству хроматической аберрации. Такие линзовые элементы известны как апохроматические линзы , и они используются для создания очень высококачественных объективов микроскопа без хроматических аберраций.

Современные микроскопы используют эту концепцию, и сегодня широко распространены триплеты оптических линз, изготовленные из трех сцементированных друг с другом линз, особенно в высококачественных объективах.Для коррекции хроматических аберраций типичный 10-кратный ахроматический микроскоп состоит из двух линз. Многие флюоритовые объективы, которые являются промежуточными по коррекции между ахроматами и апохроматами, строятся с использованием плавикового шпата (или аналогичного состава) в сочетании с соответствующим стеклянным элементом для формирования дублета, который ахроматизируется на трех длинах волн. Апохроматические объективы обычно содержат два дуплета объектива и триплет линзы для расширенной коррекции как хроматических (до четырех длин волн), так и сферических аберраций.

Рисунок 3 — Продольная хроматическая аберрация

Сравнение продольной хроматической коррекции ахромата с объективом апохромата представлено на рисунке 3. Для получения ахроматических объективов используются стекла с нормальной дисперсией, которые имеют почти линейное уменьшение показателя преломления с увеличением длины волны. Только две длины волны могут иметь одинаковый фокус (см. Рисунок 3), а оставшийся вторичный спектр создает зеленоватые или фиолетовые полосы на изображениях с резкими краями.В объективах более высокого качества с апохроматом используются стекла с частичной дисперсией, где показатель преломления меняется с длиной волны быстрее в синей или красной области. В результате апохроматы имеют высокую степень хроматической коррекции, при которой до четырех длин волн могут иметь одинаковое местоположение изображения.

С апохроматическими и флюоритовыми объективами дифракционное распространение распределения интенсивности также может быть практически устранено, как показано на рисунке 4. Ахромат по-прежнему имеет значительную интенсивность в первой полосе, в то время как апохромат приближается к пределу теоретического разрешения, когда продольный хроматическая аберрация больше волновой оптической глубины резкости.

Поскольку апохроматическим объективам требуются элементы аномальной дисперсии, их характеристики могут быть не идеальными для некоторых конкретных применений, таких как возбуждение флуоресценции в ближнем ультрафиолете, дифференциальный интерференционный контраст и другие виды микроскопии с использованием поляризованного света. По этой причине объектив с флюоритом часто является более подходящим, и на рисунке 4 показано, насколько близки эти показатели к характеристикам апохроматов.

В дополнение к продольной (или осевой) коррекции хроматической аберрации объективы микроскопа также обнаруживают еще один хроматический дефект.Даже когда все три основных цвета приведены к одинаковым фокальным плоскостям в осевом направлении (как в объективах с флюоритом и апохроматом), точечные изображения деталей вблизи периферии поля зрения не имеют одинаковый размер. Это происходит потому, что потоки внеосевых лучей рассеиваются, в результате чего длины волн компонентов формируют изображения на разных высотах в плоскости изображения. Например, синее изображение детали немного больше, чем зеленое или красное изображение в белом свете, что приводит к цветному кольцу деталей образца во внешних областях поля зрения.Таким образом, зависимость осевого фокусного расстояния от длины волны приводит к зависимости поперечного увеличения от длины волны. Этот дефект известен как боковой хроматической аберрации или хроматической разности увеличения . При освещении белым светом объектив с боковой хроматической аберрацией создает серию перекрывающихся изображений, различающихся как по размеру, так и по цвету. В не исправленной системе синий компонент на 436 нм может быть изображен на 1,4 процента больше, чем красный компонент на 630 нм.Латеральная хроматическая аберрация больше для объективов с коротким фокусным расстоянием и может составлять от 1,1 до 1,9 процента радиального расстояния от оптической оси.

Рисунок 4 — Объективное распределение интенсивности

В микроскопах с конечной длиной трубки это компенсирующий окуляр с хроматической разностью увеличения, прямо противоположной объективу, который используется для коррекции боковой хроматической аберрации.Поскольку этот дефект также обнаруживается в ахроматах с большим увеличением, для таких целей также часто используются компенсационные окуляры. Действительно, многие производители проектируют свои ахроматы со стандартной боковой хроматической ошибкой и используют компенсирующие окуляры для всех своих целей. Такие окуляры часто имеют надпись K, или C, или Compens . В результате компенсирующие окуляры имеют встроенную боковую хроматическую ошибку и сами по себе не полностью корректируются.В 1976 году компания Nikon представила оптику CF, которая корректирует боковую хроматическую аберрацию без помощи окуляра. Новые микроскопы с коррекцией бесконечности либо полностью корректируют хроматическую аберрацию в объективе, либо используют объектив системы плюс линзу трубки, чтобы получить полностью скорректированное промежуточное изображение.

Наконец, интересно отметить, что человеческий глаз обладает значительным количеством хроматической аберрации. К счастью, мы можем компенсировать этот артефакт, когда мозг обрабатывает изображения, но продемонстрировать аберрацию можно с помощью маленькой фиолетовой точки на листе бумаги.Если держать близко к глазу, фиолетовая точка будет синей в центре, окруженной красным ореолом. Когда бумага отодвигается дальше, точка будет выглядеть красной в окружении синего ореола.

Назад к Введение в стереомикроскопию