Дисторсия.

Дисторсией (от латинского – distorsio – искривление) называется погрешность, выражающаяся в наруше­нии подобия изображения самому предмету вследствие изменения масштаба изображения по мере удаления от центра поля. При этом в зависимости от расположения диафрагмы относительно линзы или компонентов объектива изменение масштаба от центра к краям поля изображения может происходить как в сторону его увеличения, так и уменьшения. В результате форма предмета в его изображении искажается в том или другом направлении.

Причина дисторсии, как и сферической аберрации, заключается в более сильном отклонении лучей периферийными зонами поло­жительной линзы по сравнению с ее центральной частью. Чем дальше от центра линзы проходит луч, тем сильнее он отклоняется.

При расположении апертурной диафрагмы перед линзой наблю­дается так называемая отрицательная дисторсия, когда масштаб изображения предмета уменьшается по мере удаления от центра поля. Тогда правильный квадрат (Рис. 8,а), центр которого совпадает с оптической осью линзы, изображается в виде бочкообразной фигуры (рис. 8,б). Этот вид искажений называют еще бочкообразной дисторсией.

а б в

Рис.8. Изображение при отрицатель­ной (б) и положительной (в) дисторсии

а б

Рис. 9. График величин дисторсии: а - отрицательной, б – положительной

Если диафрагма расположена за линзой, то масштаб изображения увеличивается по мере удаления от центра поля и изображение правильного квадрата (Рис. 8,а) приобретает форму, которая напоминает подушку (Рис. 8, в). Этот вид дисторсии называют положительной или подушкообразной. Подобные искажения можно заметить, если рассматривать с помощью лупы бумагу „в клетку”.

Если оптическая система симметрична и состоит из двух одина­ковых линз или групп линз, между которыми расположена диафраг­ма, то положительная дисторсия, вносимая ее первой половиной, бу­дет в значительной степени компенсироваться отрицательной дис­торсией, вносимой второй. В несимметричных объективах также возможна хорошая коррекция дисторсии. Ее обычно устраняют для положения предмета в бесконечности и остаточная величина не превышает ±1-2%.

Для построения графика дисторсии по оси абсцисс откладывают значения Δl'/l' в процентах (l ' – размер идеального изображения, Δl' – разница между действительным и идеальным изображением), а по оси ординат – углы поля ω при s = ∞ или размер предмета, если он находится на конечном расстоянии. При испытании объективов величину дисторсии определяют для нескольких точек поля на различных расстояниях от его центра, т. е. для ряда зон, и на основании полученных данных строят график зависимости величины дисторсии в % от угла относительно оптиче­ской оси (рис. 9).

Дисторсия отличается от всех других аберраций тем, что она не вызывает нерезкости изображения. Оптическая система, свободная от дисторсии, называется ортоскопической.

В заключение обзора монохроматических аберраций следует сказать о том, как устраняются эти аберрации. Сначала при расчете стремятся уменьшить аберрации до такой степени, чтобы глаз или другой приемник световой энергии вследствие ограниченности их разрешающей способности практически не воспринимали остаточные погрешности.

Исправление аберраций достигается путем специальных расчетов конструктивных элементов оптических систем: радиусов кривизны преломляющих и отражающих поверхностей, толщин линз, расстояний между оптическими компонентами (воздушных промежутков), рациональным выбором марок оптического стекла с различными показателями преломления.