ابیراهی کروی (Spherical Aberration) چیست؟

ابیراهی کروی (Spherical Aberration) چیست؟

ابیراهی کروی یک مشکل اپتیکی است و زمانی اتفاق می‌افتد که همه پرتوهای نور ورودی پس از عبور از سطح کروی در نقاط مختلفی به یکدیگر می‌رسند و متمرکز می‌شوند. پرتوهای عبوری از یک عدسی، نزدیک به محور افقی عدسی نسبت به پرتوهایی که از حاشیه یا نقاط نزدیک به لبه‌ها می‌گذرند، کمتر پراکنده می‌شود و در نتیجه در نقاط متفاوتی از محور اپتیکی عدسی به یکدیگر می‌رسند. به بیان دیگر، پرتوهای نور موازی‌ای که وارد عدسی می‌شوند، پس از عبور از عدسی در یک نقطه همگرا نمی‌شوند. به همین دلیل ابیراهی کروی بر روی رزولوشن عکس اثر می‌گذارد و گرفتن عکس‌هایی با وضوح زیاد ‏‏‏‏‏‏(Sharp) را مشکل می‌کند. در تصویر زیر ابیراهی کروی نشان داده شده است.

ابیراهی کروی ‏‏‏‏(Spherical Aberration) چیست؟

همان طور که در بالا مشاهده می‌کنید، زاویه پرتوهای نور ورودی پس از عبور از عدسی تغییر می‌کند. پرتوهایی که نزدیک به لبه بالایی و پایینی هستند در فاصله‌ای نزدیک‌تر به عدسی بر روی محور اپتیکی آن همگرا می‌شوند، در حالی که پرتوهایی که به محور اپتیکی نزدیک‌تر هستند در فاصله دورتری از عدسی همگرا می‌شوند. در نتیجه نقاط فوکوس متفاوتی را در طول محور اپتیکی عدسی ایجاد می‌کنند. بهترین نقطه فوکوس با کم‌ترین دایره اغتشاش در طرح شماتیک بالا با خط سبز پر رنگ مشخص شده است. ابیراهی کروی فقط به خاطر طراحی عدسی به وجود نمی‌آید بلکه کیفیت مواد اولیه عدسی نیز می‌تواند عامل به وجود آمدن ابیراهی کروی باشد. عدسی‌های ساخته شده از مواد بی‌کیفیت و دارای حباب‌هاب بزرگ می‌توانند به شدت بر روی شکست نور اثرگذار باشند و ابیراهی کروی ایجاد کنند.

یک عدسی ایده‌آل همه پرتوهای نور را در یک نقطه به نام کانون همگرا می‌کند، در شکل زیر یک عدسی ایده‌آل را مشاهده می‌کنید.

ابیراهی کروی ‏‏(Spherical Aberration) چیست؟

بنابراین بهترین نقطه فکوس با کمترین دایره اغتشاش دقیقا در کانون عدسی قرار می‌گیرد. طراحی یک عدسی کروی نرمال این امکان را نمی‌دهد که نقطه فوکوس با کم‌ترین دایره اغتشاش در کانون عدسی تشکیل شود، بنابراین روش‌های ویژه و بسیار دقیقی در گذر سال‌ها ابداع شده است تا اثر ابیراهی کروی کاهش یابد.

روش‌های کاهش ابیراهی کروی

تکنیک‌های مختلفی در ساخت لنزهای مدرن به کار گرفته شده است تا ابیراهی کروی را به شدت کاهش دهد. یکی از این روش‌ها استفاده از یک عدسی ویژه غیر کروی است که یک سمت عدسی کروی را می‌پوشاند، فقط با این هدف که پرتوهای نور را در کانون همگرا کند. این اتفاق در طرح شماتیک زیر به تصویر کشیده شده است.

ابیراهی کروی ‏‏(Spherical Aberration) چیست؟

ابیراهی کروی زمانی شدت می‌یابد که دیافراگم کاملا باز است. بستن دیافراگم حتی به اندازه یک stop ابیراهی کروی را به طور چشمگیری کاهش می‌دهد. زیرا تیغه‌های دیافراگم لبه‌های خارجی عدسی‌های کروی را مسدود می‌کنند. بنابراین یکی دیگر از روش‌های کاهش ابیراهی کروی استفاده از دیافراگم‌های بسته‌تر است.

مطالب پیشنهادی