Вся сложность объектива, с большим количество линз в разных группах, обусловлена борьбой человечества с аберрациями. И этим же обоснована его цена.
Аберрации бывают монохроматическими, которые не зависят от длины волны, и хроматическими, которые зависят. Если хроматические аберрации зависят от длины волны, значит они должны давать разные изображения в разных цветовых каналах. Об этом и поговорим.
Сначала напомню процесс формирования изображения. Чтобы изображение было в фокусе, весь свет из точки А, который летит во все стороны, должен собраться объективом в точку А’ на матрице.
Когда объект находится вне плоскость фокусировки, изображение фокусируется не в плоскости матрицы. И на матрице мы увидим не точку, а кружок диаметром d. То есть дефокус.
Хроматизм увеличения
Самый встречающийся, т.к. борьба человечества с ним идет по сей день. Хорошо заметен по краям кадра. Проявляется в виде цветной окантовки, из-за того, что увеличение изображения зависит от длины волны света.
Изображение в синем канала спроецировалось на матрицу с большим увеличением, чем в красном.
Чем больше угол между направлением света и оптической осью объектива, тем сильнее аберрация. Поэтому она больше выражена в широкоугольных объективах.
Чтобы повторить хроматизм увеличения, достаточно по-разному помасштабировать цветовые каналы. Правда, равномерное изменение размера по всему кадру не совсем правдоподобно, т.к. не учитывает искажение объектива. В интернете достаточно много способов добавить нелинейных искажений, и сделать аберрацию сложнее.
Хроматизм положения
При данном хроматизме, положение плоскости фокусировки зависит от длины волны света. И каждый цветовой канал фотографии будет иметь собственную степень дефокуса. Соответственно, чем дальше от матрицы сфокусировался цвет, тем сильнее он будет в дефокусе.
На картинке ниже красный “пострадал” больше всего, а синий самый резкий. Аберрации настолько сильные, что цветовая окантовка еле заметна.
Аберрации положения сложно встретить в наше время, т.к. их проблему решили еще до появления фотографии.
Когда-то линзы называли “камнями для чтения”, потом их научились шлифовать и полировать для использования в очках. Конечно же настал момент, когда случайно соединили две линзы и увидели увеличенную картинку. Так появился телескоп. А точнее телескоп-рефрактор.
Там-то люди и столкнулись с хроматизмом положения. Ньютон сказал что это исправить невозможно, и довел до ума другой тип телескопа – рефлектор. В нем свет собирается с помощью зеркала. Свет не преломляется в линзе, а отражается от зеркала, поэтому хроматические аберрации отсутствуют.
В середине 18-го века изобрели ахромат. Соединили выпуклую и вогнутую линзу.
Хроматизм положения был побежден, и началась гонка телескопов рефлекторов и рефракторов. Сейчас все большие телескопы являются рефлекторами, т.к. собрать огромное зеркало в несколько метров возможно, а линзу нет.