Aberración cromática
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| Aberración óptica |
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 Distorsión |
En la óptica , la aberración cromática es causada por una lente que tiene una diferente índice de refracción para diferentes longitudes de onda de la luz (la dispersión de la lente).
Longitudinal y lateral cromática aberración de una lente se ve como "franjas" de color alrededor de la imagen, ya que cada color en el espectro óptico no puede enfocarse en un solo punto común en el eje óptico.
Desde el distancia focal f de una lente depende del índice de refracción n, diferentes longitudes de onda de la luz se centrarán en diferentes posiciones. La aberración cromática puede ser tanto longitudinal, en que diferentes longitudes de onda se centran a una distancia diferente de la lente; y transversal o lateral, en el que diferentes longitudes de onda se centran en diferentes posiciones en el plano focal (porque el ampliación de la lente también varía con la longitud de onda).
Reducir al mínimo la aberración cromática
En los primeros usos de las lentes, la aberración cromática se redujo al aumentar la longitud focal de la lente cuando sea posible. Por ejemplo, esto podría resultar en extremadamente largo telescopios utilizados por los astrónomos tales como Christiaan Huygens.
Existe un punto llamado círculo de menor confusión, donde la aberración cromática puede ser minimizado. Se puede minimizarse aún más mediante el uso de una lente o achromat acromático, en el que los materiales con diferentes dispersión se ensamblan entre sí para formar una lente compuesta. El tipo más común es un acromático doblete, con elementos hechos de corona y cristal de roca. Esto reduce la cantidad de aberración cromática en un cierto rango de longitudes de onda, aunque no produce corrección perfecto. Mediante la combinación de más de dos lentes de diferente composición, el grado de corrección se puede aumentar aún más, como se ve en una lente o apochromat apocromática.
Muchos tipos de vidrio se han desarrollado para reducir la aberración cromática, especialmente, las gafas que contiene fluorita. Estas gafas hibridados tienen un nivel muy bajo de dispersión óptica; sólo dos lentes compilados hechas de estas sustancias pueden producir un alto nivel de corrección.
El uso de Achromats fue un paso importante en el desarrollo de la microscopio óptico .
Una alternativa a dobletes acromáticos es el uso de elementos ópticos difractivos. Elementos ópticos difractivos tienen características de dispersión complementaria a la de los vidrios ópticos y plásticos. En la parte visible del espectro, diffractives tienen una Número de Abbe de -3,5. Elementos ópticos difractivos pueden ser fabricados usando técnicas de torneado con diamante.
Matemáticas de minimización de la aberración cromática
Para un doblete que consiste en dos lentes delgadas en contacto, la Número de Abbe de los materiales de la lente se utiliza para calcular la longitud focal correcta de las lentes para asegurar la corrección de la aberración cromática. Si las distancias focales de las dos lentes para la luz en el color amarillo Fraunhofer línea D (589,2 nm) son F 1 y F 2, entonces la mejor corrección se produce para la condición:
donde V 1 y V 2 son los números de Abbe de los materiales de las primera y segunda lentes, respectivamente. Puesto que los números de Abbe son positivas, una de las longitudes focales debe ser negativo, es decir, una lente divergente, para la condición que debe cumplirse.
La longitud focal global de la doblete f viene dada por la fórmula estándar para lentes delgadas en contacto:
y la condición anterior asegura que este será la longitud focal del doblete de la luz en los azules y rojas Fraunhofer F y C líneas (486,1 nm y 656,3 nm, respectivamente). La longitud focal de la luz en otras longitudes de onda visibles será similar pero no exactamente igual a este.
El procesamiento de imágenes para reducir la aberración cromática
Post-tratamiento para eliminar la aberración cromática en particular implica la ampliación del canal de color con flecos, o restando algunos de una versión a escala del canal de flecos.
Puesto que para algunas lentes, el grado de aberración cromática puede tener una relación bastante compleja a la geometría rectangular de la imagen proyectada recibido por el plano focal de la cámara, operaciones geométricas para revertir la aberración pueden ser bastante complejos, y el software pueden no tener la complejidad y datos suficientes para ser capaz de corregir correctamente una imagen, incluso cuando los sujetos afectados son aproximadamente en el mismo plano focal.
Fotografía
El término " halo púrpura "se utiliza comúnmente en la fotografía , aunque no todos halo púrpura se puede atribuir a la aberración cromática. Similar flecos de color alrededor destaca también puede ser causada por reflejo en la lente. Halos de color alrededor de iluminaciones o regiones oscuras puede ser debido a los receptores de diferentes colores tienen diferentes o rango dinámico sensibilidad - por lo tanto, conserva el detalle en uno o dos canales de color, mientras que la "extinción" o no registrarse, en el otro canal o canales. En las cámaras digitales, la técnica de interpolación es probable que afecte el grado aparente de este problema. Otra de las causas de esta franja es la aberración cromática en el muy pequeño microlentes utilizados para recoger más luz para cada píxel CCD; ya que estas lentes están afinados para enfocar correctamente la luz verde, la incorrecta focalización de resultados rojas y azules en los bordes púrpura alrededor destacados. Este es un problema uniforme a través del marco, y es más de un problema en CCD de con una muy pequeña tamaño de píxel, como los utilizados en las cámaras digitales no DSLR; como resultado, las cámaras compactas de gama alta (por ejemplo, la Panasonic Serie Lumix) a veces cuentan con una etapa de tratamiento específicamente diseñado para quitarla.
En las fotografías tomadas con una cámara digital, muy pequeñas destacados se puede a menudo parecen tener la aberración cromática, donde, de hecho, el efecto se debe a la imagen más destacado es demasiado pequeño para estimular los tres píxeles de color, lo que se registra con un color incorrecto. Esto puede no ocurrir con todos los tipos de sensor de la cámara digital. Una vez más, técnicas de interpolación pueden afectar el grado aparente del problema.
Fotografía en blanco y negro
La aberración cromática también afecta a la fotografía en blanco y negro. Aunque no hay colores en la fotografía, la aberración cromática se desenfoque la imagen. Puede ser reducido mediante el uso de un filtro de color de banda estrecha, o mediante la conversión de un solo canal de color a blanco y negro. Esto, sin embargo, requieren una exposición más larga. (Por supuesto, esto sólo es cierto con película en blanco y negro pancromática, ya película ortocromática ya sólo es sensible a un espectro limitado.)
