Дисторсия
Добавлено: 14 ноя 2009, 13:15
Дисторсия - полевая аберрация, одна из пяти монохроматических Зейделевых оптических аберраций 3-го порядка свойственных центрированным оптическим системам. Дисторсия проявляется в том, что локальное увеличение (масштаб) изображения по полю зрения отличается от увеличения в центре. Как результат, прямые на объекте наблюдения линии видны в поле зрения окуляра (на изображении) искривленными, если они не проходят через центр поля зрения. Дисторсия положительна, если увеличение на краю поля зрения больше, чем в центре - так называемый случай "подушкообразной" дисторсии (квадратные предметы, вроде окон имеют вытянутые как у подушки углы). Дисторсия отрицательна, если увеличение по мере переходя к краю поля зрения уменьшается - случай так называемой "бочкообразной" дисторсии (квадратные предметы изображаются несколько округлыми, как бочонки).
Дисторсия третьего порядка не приводит к потере резкости или контраста, но искажает форму объекта примерно пропорционально третьей степени удаления от центра поля зрения.
Дисторсия особенно вредна и требует учета при измерениях между частями изображения (например, по фотографиям), когда требуется получить точное представление о координатах изображенных объектов. Например, при аэрофотосъемке или фотограмметрии. Оптические объективы и окуляры свободные от дисторсии называются ортоскопическими ("прямо- или правильновидящими").
В визуальных астрономических наблюдениях дисторсия мало мешает - небо свободно от прямых линий и небольшие искажения формы астрономических объектов просто незаметны. Но при наземных наблюдениях дисторсия может приводить к искривлению прямых вроде линии горизонта или построек, что делает ее проявления заметными.
Основным источником дисторсии в астрономических приборах являются его широкоугольные компоненты - окуляры и т.п. узлы.
Любопытно, что в случае сверхширокоугольных объективов, у которых освещенность кадра в сторону от центра падает согласно закону косинуса в четвертой степени, отрицательная дисторсия даже может оказаться полезной поскольку несколько компенсирует падение освещенности к краю поля зрения.
Дисторсия обычно измеряется в процентном отношении:
d% = dy'/yo'*100% = (y'-yo')/yo'*100% = (y'/yo' -1)*100%
где dy' - приращение размера изображения по сравнению с идеальным,
yo' - идеальная величина изображения,
y' - реальный размер изображения.
Заметим, что идеальным размер изображения (от центра поля зрения) равен
y' = vo*y
где vo - параксиальное увеличение оптики,
y - размер предмета.
То есть с учетом дисторсии размер изображения y' (от оси - центра поля зрения - до интересующей точки) связан с соответствующим размером предмета следующим образом:
y' = vo(1 + d%/100%)*y
Отметим один момент - что такое увеличение и размер предмета/изображения? Приведенные формулы останутся без изменения, если в качестве меры размера "удаленного" предмета принять его угловой размер (радианы - отношение длины дуги к радиусу дуги), а "близкого" - линейные (ну, например, миллиметры). Рассмотрим вот такую табличку сочетаний разных типов предметов и изображений:
Стоит отметить, что вне зоны параксиальной оптики (малые полевые и апертурные углы) мера размера предмета/изображения в зависимости от области применения может был тангенсная (тангенс угла), угловая (радианы, градусы), синусная (синус угла) и даже более сложной. Соответственно можно различать тангенсную дисторсию, угловую, синусную и т.д.
Назад к оглавлению статей
Дисторсия третьего порядка не приводит к потере резкости или контраста, но искажает форму объекта примерно пропорционально третьей степени удаления от центра поля зрения.
Дисторсия особенно вредна и требует учета при измерениях между частями изображения (например, по фотографиям), когда требуется получить точное представление о координатах изображенных объектов. Например, при аэрофотосъемке или фотограмметрии. Оптические объективы и окуляры свободные от дисторсии называются ортоскопическими ("прямо- или правильновидящими").
В визуальных астрономических наблюдениях дисторсия мало мешает - небо свободно от прямых линий и небольшие искажения формы астрономических объектов просто незаметны. Но при наземных наблюдениях дисторсия может приводить к искривлению прямых вроде линии горизонта или построек, что делает ее проявления заметными.
Основным источником дисторсии в астрономических приборах являются его широкоугольные компоненты - окуляры и т.п. узлы.
Любопытно, что в случае сверхширокоугольных объективов, у которых освещенность кадра в сторону от центра падает согласно закону косинуса в четвертой степени, отрицательная дисторсия даже может оказаться полезной поскольку несколько компенсирует падение освещенности к краю поля зрения.
Дисторсия обычно измеряется в процентном отношении:
d% = dy'/yo'*100% = (y'-yo')/yo'*100% = (y'/yo' -1)*100%
где dy' - приращение размера изображения по сравнению с идеальным,
yo' - идеальная величина изображения,
y' - реальный размер изображения.
Заметим, что идеальным размер изображения (от центра поля зрения) равен
y' = vo*y
где vo - параксиальное увеличение оптики,
y - размер предмета.
То есть с учетом дисторсии размер изображения y' (от оси - центра поля зрения - до интересующей точки) связан с соответствующим размером предмета следующим образом:
y' = vo(1 + d%/100%)*y
Отметим один момент - что такое увеличение и размер предмета/изображения? Приведенные формулы останутся без изменения, если в качестве меры размера "удаленного" предмета принять его угловой размер (радианы - отношение длины дуги к радиусу дуги), а "близкого" - линейные (ну, например, миллиметры). Рассмотрим вот такую табличку сочетаний разных типов предметов и изображений:
Тип предмета | Тип изображения | Пример прибора | Смыл увеличения |
Близкий | Близкое | Проектор | Линейное увеличение |
Удаленный | Удаленное | Телескоп | Угловое увеличение |
Удаленный | Близкое | Фотообъектив | Фокусное расстояние |
Близкий | Удаленное | Окуляр | Обратное фокусное расстояние |
Назад к оглавлению статей