Кривизна поля Петцваля , названная в честь Йозефа Петцваля , [1] описывает оптическую аберрацию , при которой плоский объект, перпендикулярный оптической оси (или неплоский объект за пределами гиперфокального расстояния ), не может быть правильно сфокусирован на плоской плоскости изображения. [ требуется ссылка ] Кривизну поля можно исправить с помощью выравнивателя поля , конструкции также могут включать изогнутую фокальную плоскость, как в случае человеческого глаза , чтобы улучшить качество изображения на фокальной поверхности.
Рассмотрим «идеальную» одноэлементную систему линз, в которой все плоские волновые фронты сфокусированы в точке на расстоянии f от линзы. Если поместить эту линзу на расстоянии f от плоского датчика изображения, то точки изображения вблизи оптической оси будут в идеальном фокусе, но лучи вне оси будут попадать в фокус до датчика изображения, падая на косинус угла, который они образуют с оптической осью. Это менее проблематично, когда поверхность изображения сферическая, как в человеческом глазу .
Большинство современных фотографических объективов разработаны для минимизации кривизны поля и, таким образом, эффективно имеют фокусное расстояние, которое увеличивается с углом луча. Объективы с короткими фокусными расстояниями (сверхширокоугольные, широкоугольные и нормальные) менее 50 мм обычно больше страдают от кривизны поля. Телеобъективы обычно имеют очень небольшую или не имеют видимой кривизны поля. [2] Объектив Петцваля — это одна из конструкций, которая имеет значительную кривизну поля; изображения, снятые с помощью объектива, очень резкие в центре, но при больших углах изображение выходит за пределы фокуса. Пленочные камеры могут изгибать свои плоскости изображения для компенсации, особенно когда объектив зафиксирован и известен. Это также касается пластинчатой пленки , которая все еще может быть слегка изогнута. Цифровые датчики трудно сгибать, хотя были выпущены экспериментальные продукты. [3] К 2016 году единственными потребительскими камерами с изогнутыми датчиками были «селфи» Sony Cybershot KW-1 и KW-11. [ требуется ссылка ] Большие мозаики датчиков (необходимые в любом случае из-за ограниченных размеров чипа) могут быть сформированы для имитации изгиба в более крупных масштабах. [ необходима ссылка ]
Кривизна поля Петцваля равна сумме Петцваля по оптической системе,
где — радиус i -й поверхности, а n s — показатели преломления на первой и второй стороне поверхности. [4] Кривизна Пецваля сферического зеркала в два раза больше его кривизны, а радиус Пецваля зеркала равен его фокусному расстоянию.
Основной способ контроля этой аберрации — вставка дополнительных оптических элементов, которые противодействуют искривлению фокальной плоскости вне оси. Это особенно важно для широкоугольных объективов, поскольку эта аберрация является экспоненциальной функцией угла вне оси
По иронии судьбы, две группы в портретном объективе Petzval в первую очередь предназначены для контроля сферической аберрации и комы, но на самом деле ухудшают кривизну поля. Этот компромисс был желателен, поскольку для длиннофокусного объектива лучшая коррекция сферической аберрации и комы позволяет быстрее настраивать диафрагму , что важнее любого дефекта кривизны поля, поскольку длиннофокусные объективы имеют узкий угол зрения.
Диафрагма (ирисовая диафрагма ) уменьшает эффект кривизны поля, уменьшая кружок нерезкости , но фактически не влияет на кривизну фокальной плоскости. Использование малой диафрагмы для ограничения эффекта кривизны поля значительно снижает собирающую способность линзы. [5]
