A aberração cromática
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| Aberração óptica |
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 Distorção |
Em óptica , a aberração cromática é causado por um lente tendo um diferente índice de refração para diferentes comprimentos de onda de luz (o dispersão da lente).
Longitudinal e lateral cromática aberração de uma lente é considerada como "franjas" de cor em torno da imagem, porque cada cor no espectro óptico não pode ser focado num único ponto comum sobre o eixo óptico.
Uma vez que o comprimento focal f de uma lente depende do índice de refracção n, diferentes comprimentos de onda de luz vai ser focada em posições diferentes. A aberração cromática pode ser tanto longitudinal, em que os diferentes comprimentos de onda são voltadas a uma distância diferente da lente; e transversal ou lateral, em que os diferentes comprimentos de onda são focados em diferentes posições no plano focal (porque o ampliação da lente também varia com o comprimento de onda).
Minimizando a aberração cromática
Nos primeiros usos de lentes, a aberração cromática reduzida com o aumento da distância focal da lente, onde possível. Por exemplo, isto pode resultar em tempo extremamente longo telescópios utilizados por tais como astrônomos Christiaan Huygens.
Não existe um ponto chamado de círculo de menos confusão, onde a aberração cromática pode ser minimizada. Pode ser ainda minimizado por meio de um lente acromática ou achromat, em que os materiais com diferentes dispersão são montados em conjunto para formar uma lente de composto. O tipo mais comum é uma achromatic dupleto, com elementos feitos de e coroa vidro de sílex. Isto reduz a quantidade de aberração cromática ao longo de um determinado intervalo de comprimentos de onda, no entanto, não produz correcção perfeito. Através da combinação de mais do que duas lentes de composição diferente, o grau de correcção pode ser ainda aumentada, como visto numa lente apochromatic ou Apochromat.
Muitos tipos de vidro têm sido desenvolvidos para reduzir a aberração cromática, mais notavelmente, vidros contendo fluorita. Estes óculos hibridizadas ter um nível muito baixo de dispersão óptica; apenas duas lentes compilados feitas destas substâncias pode produzir um elevado nível de correcção.
O uso de acrômatas foi um passo importante no desenvolvimento do microscópio óptico .
Uma alternativa para dupletos acromáticos é a utilização de elementos ópticos de difracção. Elementos ópticos de difracção tem características de dispersão complementar à de vidros ópticos e plásticos. Na parte visível do espectro, diffractives ter um Número de Abbe de -3,5. Elementos ópticos difrativos podem ser fabricadas utilizando técnicas de torneamento de diamante.
Matemática de minimização aberração cromática
Para um dupleto constituído por duas lentes finas em contacto, o Número de Abbe de os materiais das lentes é usado para calcular a distância focal das lentes correcta para assegurar a correcção das aberrações cromáticas. Se os comprimentos focais das duas lentes para a luz no amarelo Fraunhofer D-line (589,2 nm) são f 1 e f 2, então a melhor correção ocorre para a condição:
em que V 1 e V 2 são os números de Abbe de os materiais das primeira e segunda lentes, respectivamente. Uma vez que os números de Abbe são positivos, um dos comprimentos focais deve ser negativo, ou seja, uma lente divergente, para a condição a ser atendidos.
A distância focal global do gibão f é dada pela fórmula padrão para lentes finas em contato:
e a condição acima assegura que esta será a distância focal da gibão de luz nos Fraunhofer F e C linhas azuis e vermelhas (486,1 nm e 656,3 nm, respectivamente). A distância focal para a luz em comprimentos de onda visíveis será semelhante mas não é exactamente igual a este.
Processamento de imagem para reduzir a aberração cromática
Pós-processamento para remover a aberração cromática normalmente envolve a ampliação do canal de cor com franjas, ou subtraindo alguns uma versão reduzida do canal de franjas.
Uma vez que para algumas lentes, grau de aberração cromática pode ter uma relação bastante complexo para a geometria rectangular da imagem projectada recebido pelo plano focal da câmera, as operações geométricas para reverter a anomalia pode ser bastante complexo, e software pode não ter suficiente complexidade e dados para ser capaz de corrigir adequadamente uma imagem, mesmo quando os indivíduos afectados são aproximadamente no mesmo plano focal.
Fotografia
O termo " fringing roxo "é comumente usado em fotografia , embora nem todos franjas roxo pode ser atribuída a aberração cromática. franjas coloridas similares em torno de destaques pode também ser causada por alargamento da lente. Franjas coloridas em torno de destaques ou regiões escuras pode ser devido aos receptores de cores diferentes com diferentes alcance dinâmico ou sensibilidade - portanto, preserva os detalhes em um ou dois canais de cores, enquanto "soprar para fora" ou deixar de registrar, no outro canal ou canais. Em câmeras digitais, a técnica de interpolação é susceptível de afectar o grau aparente deste problema. Outra causa deste franja é a aberração cromática no muito pequeno microlentes usados para coletar mais luz para cada pixel CCD; uma vez que estas lentes são ajustados para focalizar corretamente a luz verde, focando o incorreto de resultados vermelhos e azuis em franja roxa em torno de destaques. Este é um problema uniforme em toda a estrutura, e é mais de um problema no CCD, com um muito pequeno densidade de pixéis tais como aqueles usados em câmeras digitais não-DSLR; como resultado, high-end câmeras compactas (por exemplo, a Panasonic Série Lumix), por vezes, apresentam uma etapa de processamento especificamente concebidos para removê-lo.
Em fotografias tiradas com uma câmera digital, muito pequenas destaques pode, freqüentemente, parecem ter a aberração cromática, onde, de facto, o efeito é porque a imagem destaque é demasiado pequeno para estimular todas as três cores pixels, e assim é gravado com uma cor incorreta. Isso pode não ocorrer com todos os tipos de sensor da câmera digital. Mais uma vez, as técnicas de interpolação pode afectar o grau aparente do problema.
Fotografia em preto-e-branco
A aberração cromática também afeta a fotografia preto e branco. Embora não existam cores da fotografia, a aberração cromática vai borrar a imagem. Ele pode ser reduzido pelo uso de um filtro de cor de banda estreita, ou por conversão de um único canal de cor para preto e branco. Isto, no entanto, exigem mais tempo de exposição. (Isto, obviamente, só é verdade com preto e branco filme pancromática, uma vez que filme orthochromatic já só é sensível a um espectro limitado.)
