Optická aberace
Aberace, v optických systémech, jako jsou čočky a zakřivená zrcadla, znamená odchylku světelných paprsků procházejících čočkami, což způsobuje rozmazání obrazu objektů. V ideálním systému by každý bod objektu byl zaostřen do bodu nulové velikosti na obraze. Prakticky však každý obrazový bod zabírá objem konečné velikosti a nesymetrického tvaru, což způsobuje určité rozmazání celého obrazu. Na rozdíl od rovinného zrcadla, které poskytuje obrazy bez aberací, je čočka nedokonalým producentem obrazu a stává se ideální pouze pro paprsky procházející jejím středem rovnoběžně s optickou osou (přímka procházející středem, kolmá k povrchům čočky). Rovnice vyvinuté pro vztahy mezi objektem a obrazem v čočce se sférickými povrchy jsou pouze přibližné a zabývají se pouze paraxiálními paprsky – tj. paprsky tvořícími jen malé úhly s optickou osou. Když je přítomno světlo pouze jedné vlnové délky, je třeba zvážit pět aberací: sférická aberace, koma, astigmatismus, zakřivení pole a zkreslení. Šestou aberací, která se vyskytuje u čoček (ale ne u zrcadel), je chromatická aberace, která nastává, pokud světlo není monochromatické (není jedné vlnové délky).
Sférická aberace
Ve sférické aberaci paprsky světla z bodu na optické ose čočky se sférickými povrchy nesetkávají ve stejném bodě obrazu.
Paprsky procházející čočkou blízko jejího středu jsou zaostřeny dále než paprsky procházející kruhovou zónou poblíž jejího okraje. Pro každý kužel paprsků z osového bodu objektu, který se setkává s čočkou, existuje kužel paprsků, který se sbíhá a tvoří bod obrazu, přičemž délka kužele se liší podle průměru kruhové zóny. Kdekoliv rovina kolmná k optické ose protne kužel, paprsky vytvoří kruhový průřez. Plocha průřezu se mění podle vzdálenosti podél optické osy, přičemž nejmenší velikost se nazývá kruh nejmenší neostrosti. Obraz nejvíce prostý sférické aberace se nachází v této vzdálenosti.
Asférická čočka
Asférická čočka nebo asféra je čočka, jejíž povrchové profily nejsou částmi sféry nebo válce. Ve fotografii se soustava čoček, která obsahuje asférický prvek, často nazývá asférický objektiv.
Koma
Koma, nazývaná tak proto, že bodový obraz je rozmazán do tvaru komety, vzniká, když jsou paprsky z mimoosového bodu objektu zobrazeny různými zónami čočky.
U sférické aberace jsou obrazy bodu objektu na ose, které dopadají na rovinu kolmou k optické ose, kruhového tvaru, různé velikosti a překrývají se kolem společného středu; u komy jsou obrazy mimoosového bodu objektu kruhového tvaru, různé velikosti, ale jsou navzájem posunuty.
Doprovodný diagram ukazuje přehnaný případ dvou obrazů, jednoho vyplývajícího z centrálního kužele paprsků a druhého z kužele procházejícího okrajem. Obvyklým způsobem snížení komy je použití clony k eliminaci vnějších kuželů paprsků.
Astigmatismus
Astigmatismus, na rozdíl od sférické aberace a komy, vyplývá z neschopnosti jediné zóny čočky zaostřit obraz mimoosového bodu v jediném bodě. Jak je znázorněno v trojrozměrném
schématu, dvě roviny kolmé k sobě navzájem procházející optickou osou jsou meridiánová rovina a sagitální rovina, přičemž meridiánová rovina je ta, která obsahuje mimoosový bod objektu. Paprsky, které neleží v meridiánové rovině, nazývané šikmé paprsky, jsou zaostřeny dále od čočky než ty, které leží v rovině. V obou případech se paprsky nesbíhají v bodovém ohnisku, ale jako čáry kolmé k sobě. Mezi těmito dvěma polohami mají obrazy eliptický tvar.
Zakřivení pole a zkreslení
Zakřivení pole a zkreslení se týkají umístění bodů obrazu vůči sobě. I když mohou být první tři aberace opraveny při návrhu čočky, tyto dvě aberace mohou zůstat
U zakřivení pole bude obraz rovinného objektu kolmého k optické ose ležet na paraboloidním povrchu nazývaném Petzvalův povrch (podle Józsefa Petzvala, maďarského matematika). Ploché obrazové pole je žádoucí ve fotografii, aby odpovídalo rovině filmu a projekci, když zvětšovací papír nebo projekční plátno leží na plochém povrchu.
Zkreslení se týká deformace obrazu. Existují dva druhy zkreslení, které se mohou vyskytovat v čočce: soudkové zkreslení, při kterém se zvětšení s vzdáleností od osy snižuje, a poduškovité zkreslení, při kterém se zvětšení s vzdáleností od osy zvyšuje
Chromatická aberace
Poslední aberace, chromatická aberace, je neschopnost čočky zaostřit všechny barvy ve stejné rovině
Protože index lomu je nejmenší na červeném konci spektra, ohnisková vzdálenost čočky ve vzduchu bude větší pro červenou a zelenou než pro modrou a fialovou. Zvětšení je ovlivněno chromatickou aberací, která je různá podél optické osy a kolmo na ni. První se nazývá podélná chromatická aberace a druhá příčná chromatická aberace.
Chromatická aberace se projevuje jako "lemy" barvy podél hranic, které oddělují tmavé a světlé části obrazu, protože každá barva v optickém spektru nemůže být zaostřena v jednom společném bodě. Protože ohnisková vzdálenost f čočky je závislá na indexu lomu n, různé vlnové délky světla budou zaostřeny na různých pozicích.
Sklo s nízkým rozptylem
Sklo s nízkým rozptylem (LD sklo) je typ skla s nízkým rozptylem. Korunové sklo je příkladem relativně levného skla s nízkým rozptylem.
Speciální sklo s nízkým rozptylem (SLD sklo) a mimořádné sklo s nízkým rozptylem (ELD sklo) jsou skla s ještě nižším rozptylem (a ještě vyšší cenou). Další skla v této třídě jsou sklo s velmi nízkým rozptylem (ED sklo) a sklo s ultra nízkým rozptylem (UL sklo)
Abbeovo číslo
Ve fyzice a optice je Abbeovo číslo, známé také jako V-číslo nebo konstrikce průhledného materiálu, mírou disperze materiálu (změny indexu lomu s vlnovou délkou) ve vztahu k indexu lomu. Je pojmenováno po Ernstu Abbem (1840–1905), německém fyzikovi, který jej definoval.
Abbeovo číslo V materiálu je definováno jako
kde nd, nF a nC jsou indexy lomu materiálu při vlnových délkách Fraunhoferových spektrálních čar d-, F- a C- (587,6 nm, 486,1 nm a 656,3 nm). Materiály s nízkým rozptylem (nízkou chromatickou aberací) mají vysoké hodnoty V
Vinětace
Jas čočky je určen ohniskovou vzdáleností a efektivní clonou. To je však ukazatel jasu čočky podél optické osy; to je jas obrazu ve středu snímku. Naopak jas na okrajích snímku se nazývá periferní jas
Periferní jas klesá kvůli fyzikálním účinkům vinětace (jev, kdy je světlo dopadající na okraje obrazu částečně blokováno rámečky a jinými objekty před nebo za clonou
