W optyce zniekształcenie jest geometryczne odchylenie występujące, gdy warunki prowadzące do gaussowskiego zbliżenia są naruszane. Zniekształcenie jest najbardziej widoczne na liniach prostych: siatka zobrazowana przez system o dużych zniekształceniach będzie miała tak zwany kształt „beczki”, siatka wybrzusza się na zewnątrz lub w „poduszce”, siatka obrazu ma zdeformowane powietrze do wewnątrz .
Zniekształcenie to geometryczna aberracja pola lub nachylenia. Aberracje geometryczne pojawiają się, gdy oddalamy się od warunków Gaussa, gdzie aberracje chromatyczne pojawiają się, gdy nie pracujemy już ze światłem monochromatycznym . Aberracje pola to aberracje zależne od położenia punktu obiektu w polu.
Zasada zniekształcenia polega na tym, że dwa punkty obiektu B 1 i B 2 , znajdujące się w różnych odległościach d 1 id 2 od osi optycznej , przechodzą przez układ optyczny w różnych miejscach i dlatego są różnie zogniskowane w B ' 1 i B' 2 . Ta wada wynika głównie ze zmian powiększenia poprzecznego jako funkcji odległości od osi w kombinacji optycznej.
Zniekształcenie jest proporcjonalne do d 3 , sześcianu odległości od punktu obiektu do osi optycznej. Ta aberracja jest zatem niezależna od wielkości źrenicy i nachylenia promienia względem osi.
W systemie aberracji Seidla aberracje zależą od współrzędnych x, y promienia padającego w źrenicy oraz od osi X i Y, odciętych i rzędnych punktu obrazu. Biorąc pod uwagę, że systemy badane w dziedzinie aberracji Seidla są wyśrodkowane i rewolucyjne, możliwe jest uproszczenie zmiennych i zapisanie aberracji czoła fali, a ograniczona ekspansja prowadzi do:
W tym wyrażeniu możliwe są uproszczenia, które nie wpływają na termin definiujący zniekształcenie. Wyrażenie to pokazuje, że dla dwóch punktów B 1 i B 2, gdzie Y 1 <Y 2 to δY 1 <δY 2 , a siatka zostanie zdeformowana w postaci podkładki, jeśli b 5 jest ujemne, w postaci beczki jeśli jest pozytywny.
Ta aberracja rzędu trzeciego może współistnieć z jej odpowiednikiem rzędu 5. Rzeczywiście, zniekształcenie beczkowate rzędu 3 z zniekształceniem poduszkowatym rzędu 5 daje to, co nazywa się „zniekształceniem wąsów”.
Zniekształcenie beczkowate, aberracja trzeciego rzędu w wielomianach Seidela.
Zniekształcenie poduszkowate, aberracja trzeciego rzędu w wielomianach Seidla.
Zniekształcenie wąsów, aberracja trzeciego rzędu skompensowana aberracją piątego rzędu w wielomianach Seidela.
Zniekształcenie obiektywu jest mierzone w%. Aby wykonać pomiar, wykonujemy zdjęcie prostej równoległej do dużej krawędzi zdjęcia tak, aby dotykała tej krawędzi, albo w środku, albo pod kątami. Następnie obliczamy proporcję między maksymalną odległością obrazu linii prostej od krawędzi zdjęcia a długością tej krawędzi. Wynik mnożymy przez 100, aby otrzymać procent.
Zniekształcenie beczkowe jest liczone z dodatnim procentem. Przyjmujemy ujemną wartość procentową, aby scharakteryzować rosnące zniekształcenie.
[ref. niezbędny]Magazyn Chasseur d'Images, który testuje obiektywy fotograficzne, rozważa :
Mówi się, że system bez zniekształceń jest ortoskopowy lub prostoliniowy.
Zasadę symetrii można określić następująco:
„Kiedy układ optyczny ma dokładną symetrię w stosunku do źrenicy lub przesłony, system będzie wolny od komy, zniekształceń i chromatyzmu bocznego. "
- Smith 1992 , s. 39
Zasada ta wynika z niwelowania wspomnianych aberracji, dodatnie aberracje z jednej strony mają swój ujemny odpowiednik z drugiej, dając optyczną kombinację, której aberracje równoważą się i znoszą. Zasada ta jest tylko teoretyczna, ponieważ zakłada, że system działa przy jednostkowym powiększeniu , z obiektem i obrazem w równych odległościach, oprócz tego, że ma dokładnie identyczny wzór optyczny po obu stronach przysłony z identycznymi soczewkami.
Dlatego większość kombinacji optycznych korygujących poprawnie zniekształcenie ma na celu jedynie zbliżenie się do zasady symetrii.
Przykładem systemu wolnego od zniekształceń jest pinhole . Prostoliniowego cele wydają się środek XX th wieku przez symetrycznych konstrukcji układów optycznych. Do mieszkania są zatem zamontowane z membraną w środku dwóch grup soczewek w połączeniu w taki sposób, aby były prostoliniowe.
Steinheil aplanate składa się z dwóch grup rozdzielonych przez membrany, z których każda składa się z połączonego korony / krzemień dublet w postaci menisku. Wadą tej kombinacji jest astygmatyzm , zniekształcenie można wyeliminować. Inną prostą kombinacją jest triplet Cooke, którego symetria jest zbliżona dzięki dwóm zewnętrznym soczewkom korony o podobnym kształcie i centralnej dwuwklęsłej soczewce krzemieniowej, do której przymocowana jest diafragma.
Asymetryczna soczewka Petzvala, wynaleziona w 1840 r., Również składa się z dwóch grup soczewek, z których przednia składa się z dubletu łączonego koroną / krzemieniem, druga to soczewka skupiająca, korona, krzemień rozbieżny, nieklejony.
Obecność zniekształceń jest szczególnie widoczna w obiektywach szerokokątnych, takich jak obiektywy szerokokątne lub systemy projekcyjne. Ponadto kombinacje umożliwiające skanowanie obrazu są świadomie dotknięte zniekształceniem. Gdzie system z małą aberracją i bez zniekształceń ma wysokość obrazu zgodnie z prawem , gdzie h jest wysokością obrazu, f ogniskową i angle kątem widzenia. W tego typu kombinacjach optycznych wprowadza się zniekształcenie ujemne w celu przekształcenia relacji na .
Dystorsja beczkowa to charakterystyczna wada obiektywu szerokokątnego . Zniekształcenia od + 0,5% do + 1% są powszechne w przypadku obiektywów szerokokątnych o stałej ogniskowej. W przypadku retrofokusów zniekształcenie zasadniczo pochodzi z położenia źrenicy, bardzo blisko elementów z tyłu układu: zasada symetrii jest całkowicie nieobecna, co sprawia, że korekcja zniekształcenia jest iluzoryczna. Podczas optymalizacji tego rodzaju kombinacji Warren J. Smith radzi zatem złagodzić ograniczenia tej aberracji, tak aby kombinacja mogła łatwiej ewoluować w kierunku stabilnych konfiguracji.
W przypadku obiektywu typu rybie oko dystorsja wynosi około + 16%, znaczna, ale nieunikniona ilość, ponieważ konieczne jest zobrazowanie pola 180 ° na płaskiej powierzchni. W tego typu konfiguracji zniekształcenie beczkowe staje się konieczne, aby przeciwdziałać utracie strumienia na brzegu pola. Rybie oko może cierpieć z powodu swojego ekstremalnego kąta na konsekwencje zniekształcenia chromatycznego, to znaczy zmiany prawa zniekształcenia wraz z długością fali.
Inny system optyczny, okular, jest zwykle bardzo zniekształcony. Konstrukcja teleskopu lub okularu mikroskopu generalnie wymaga umieszczenia przysłony blisko lub na poziomie obiektywu, a źrenica wyjściowa, w której powinno być umieszczone oko, znajduje się poza kombinezonem, czasami poza kombinacją. 10 do 20 mm poza okularem. Ponieważ zasada symetrii nie jest przestrzegana, zniekształcenie jest zatem bardzo obecne. Zniekształcenia rzędu kilku procent, czasem od 8 do 12% w przypadku okularów szerokokątnych to częste wartości. Jakość obrazu pozaosiowego w tego typu systemach jest często słaba, ale w przypadku oka, który działa również dość słabo poza osią, wady te są często uważane za tolerowane. W bardziej skomplikowanych okularach, z 4 soczewkami, można znaleźć zasadę symetrii. Okulary ortoskopowe, zwane okularami symetrycznymi lub okularami Ploessla, często pozwalają na wygodną i dużą odległość oko-oko.
Stałe ogniskowe od około 35 mm do 85 mm powodują bardzo małe zniekształcenia (0,3% lub mniej).
Na przeciwnie, teleobiektyw będzie przez większość czasu mają umiarkowany rosnącego zniekształcenia (od -0,2% do -0,5%).
W przypadku zoomu zniekształcenie zmienia się w zależności od ogniskowej. Przez większość czasu ma kształt beczki na najkrótszej ogniskowej i półksiężyc na najdłuższej ogniskowej. Standardowe obiektywy zmiennoogniskowe często wykazują silną dystorsję rzędu + 1,5% w pozycji szerokokątnej. Zniekształcenie to szybko maleje, jeśli ogniskowa zostanie wydłużona o kilka mm. Zoom ma ogniskową pośrednią bez zniekształceń. Po tym następuje narastające zniekształcenie rzędu od -0,4 do -0,7% w pozostałym zakresie ogniskowych.
Ogólnie rzecz biorąc, zoom ma podobne zniekształcenie, ale jest bardziej wyraźne niż typ obiektywu, który zastępuje. Szerokokątny zoom ma dystorsję beczkowatą, z wyjątkiem możliwie najdłuższej ogniskowej. Teleobiektyw zmiennoogniskowy ma zniekształcenie w kształcie półksiężyca, z wyjątkiem możliwie najkrótszej ogniskowej.
Powiększając środkową część obrazu, mnożnik ogniskowej może zmniejszyć zniekształcenie, jeśli jest duże w porównaniu z oryginalnym obiektywem. W przypadku obiektywu prawie pozbawionego zniekształceń mnożnik ogniskowej może, przeciwnie, powodować umiarkowane zwiększające się zniekształcenie (-0,3% z podwojeniem).
[ref. niezbędny]W fotografii cyfrowej dostępne są dwa tryby korekcji zniekształceń.
Pierwszy tryb to korekcja zintegrowana z aparatem, która z informacji EXIF (w tym zastosowanego modelu obiektywu, ogniskowej fotografowania i ewentualnie odległości do fotografowanego obiektu) wprowadzona z bazy danych lub danych dostarczonych przez sam obiektyw poprawna korekta. Główną przeszkodą jest to, że konieczne jest do tego (przynajmniej w przypadku aparatów z wymiennymi obiektywami) użycie wymienionego obiektywu, a więc ogólnie modelu wyprodukowanego przez producenta aparatu. Ta korekcja skutkuje niewielkim przycięciem obrazu, tak że funkcja korekcji zniekształceń może być normalnie wyłączona w przypadkach, gdy kadrowanie jest kłopotliwe.
Drugi tryb wykorzystuje oprogramowanie do przetwarzania obrazu do wprowadzenia korekcji, ponieważ program Nikon Capture NX2 automatycznie z bazy danych jest kontrolowany przez zniekształcenie części lub całego obrazu. Tej funkcji można używać podczas retuszowania lub wykonywania fotograficznych efektów specjalnych .
Możliwość tę wykorzystuje oprogramowanie DXO, które umożliwia korektę zniekształcenia uzyskanego podczas filmowania poprzez wytworzenie zniekształcenia przeciwnego. Po załadowaniu „profilu” używanego obiektywu oprogramowanie to może automatycznie korygować zniekształcenia. Ta korekta skutkuje lekkim obcięciem zdjęcia, o ile polega na dociśnięciu do krawędzi elementów obrazu, które nieznacznie od nich odbiegały.
[ref. niezbędny]Książki w języku francuskim użyte do napisania artykułu:
Książki obcojęzyczne użyte do napisania artykułu: