تابعوا معنا التعرف على#الإنحراف_ اللوني Chromatic aberration ..أوإنحراف كاليفورنيا، ويسمى تشويه لوني و كروماتيزم.وهو فشل عدسة إلى التركيز على كل الألوان بنفس النقطة.

مثال فوتوغرافي يُظهر عدسة عالية الجودة (أعلى) مقارنة بنموذج منخفض الجودة يظهر انحرافًا لونيًا عرضيًا (يُنظر إليه على أنه تمويه وحافة قوس قزح في مناطق التباين.)

أنواع

مقارنة بين صورة مثالية للحلقة (1) وصورة ذات انحراف لوني فقط (2) وعرضية (3)

هناك نوعان من الزيغ اللوني: محوري (طولية) و مستعرض (جانبي). يحدث الانحراف المحوري عندما يتم تركيز أطوال موجية مختلفة من الضوء على مسافات مختلفة من العدسة (التركيز تحول). الانحراف الطولي نموذجي عند الأطوال البؤرية الطويلة. يحدث الانحراف المستعرض عندما يتم تركيز أطوال موجية مختلفة في مواضع مختلفة في طائرة الوصل، بسبب ال التكبير و / أو تشوه من العدسة أيضا مع الطول الموجي. يعتبر الانحراف المستعرض نموذجيًا عند أطوال بؤرية قصيرة. أحيانًا ما يستخدم الاختصار الغامض LCA لأي منهما طولية أو جانبي انحراف لوني.^[2]

نوعان من الزيغ اللوني لهما خصائص مختلفة ، وقد يحدثان معًا. يحدث CA المحوري في جميع أنحاء الصورة ويتم تحديده بواسطة مهندسي البصريات وفاحصي البصريات وعلماء الرؤية في ديوبتر.^[4] يمكن تقليله بواسطة التوقفمما يزيد عمق الميدان لذلك على الرغم من أن الأطوال الموجية المختلفة تركز على مسافات مختلفة ، إلا أنها لا تزال في نطاق تركيز مقبول. لا يحدث المرجع المصدق المستعرض في وسط الصورة ويزيد باتجاه الحافة. لا يتأثر بالتوقف.

في المستشعرات الرقمية ، ينتج عن CA المحوري عدم تركيز المستويات الحمراء والزرقاء (بافتراض أن المستوى الأخضر في بؤرة التركيز) ، وهو أمر يصعب علاجه نسبيًا في مرحلة ما بعد المعالجة ، بينما ينتج CA العرضي المستويات الحمراء والخضراء والزرقاء يجري بتكبيرات مختلفة (يتغير التكبير على طول نصف القطر ، كما في تشويه هندسي) ، ويمكن تصحيحه عن طريق القياس الشعاعي للطائرات بشكل مناسب بحيث يصطفان.

تصغير

التصحيح اللوني لأطوال موجات الأشعة تحت الحمراء المرئية والقريبة. يظهر المحور الأفقي درجة الانحراف ، والصفر ليس انحرافًا. العدسات: 1: بسيط ، 2: مزدوج لوني ، 3: أحادي اللون و 4: فوقي.

في الاستخدامات المبكرة للعدسات ، تم تقليل الانحراف اللوني عن طريق زيادة البعد البؤري للعدسة حيثما أمكن ذلك. على سبيل المثال ، قد يؤدي هذا إلى وقت طويل للغاية التلسكوبات مثل طويل جدا التلسكوبات الهوائية من القرن السابع عشر. إسحاق نيوتننظريات حول ضوء أبيض كونها مكونة من الطيف قادته الألوان إلى استنتاج مفاده أن الانكسار غير المتكافئ للضوء يسبب انحرافًا لونيًا (مما دفعه إلى بناء أول تلسكوب عاكس، له تلسكوب نيوتن، في عام 1668.^[5])

توجد نقطة تسمى الدائرة الأقل ارتباكًا، حيث يمكن تقليل الانحراف اللوني.^[6] يمكن تصغيره بشكل أكبر باستخدام ملف عدسة لونية أو اكرومات، حيث يتم تجميع المواد ذات التشتت المختلف معًا لتشكيل عدسة مركبة. النوع الأكثر شيوعًا هو اللوني صدرة ضيقة، مع عناصر مصنوعة من تاج و زجاج الصوان. يقلل هذا من مقدار الانحراف اللوني على مدى معين من الأطوال الموجية ، على الرغم من أنه لا ينتج عنه تصحيح مثالي. من خلال الجمع بين أكثر من عدستين بتكوين مختلف ، يمكن زيادة درجة التصحيح بشكل أكبر ، كما هو موضح في عدسة أحادية اللون أو أحادي اللون. لاحظ أن “achromat” و “apochromat” يشيران إلى نوع من التصحيح (2 أو 3 أطوال موجية مركزة بشكل صحيح) ، وليس الدرجة العلمية (كيف يتم إلغاء تركيز الأطوال الموجية الأخرى) ، ويمكن أن ينتج عن اللون اللوني المصنوع من زجاج تشتت منخفض بدرجة كافية تصحيحًا أفضل بكثير من اللوني المصنوع من زجاج أكثر تقليدية. وبالمثل ، لا تكمن فائدة أبوكروماتس في أنها تركز بشكل حاد على ثلاثة أطوال موجية ، ولكن خطأها في الأطوال الموجية الأخرى صغير جدًا أيضًا.^[7]

أنواع كثيرة من زجاج تم تطويره لتقليل الانحراف اللوني. هؤلاء هم زجاج منخفض التشتتأبرزها أكواب تحتوي على الفلوريت. تتمتع هذه الزجاجات المهجنة بمستوى منخفض جدًا من التشتت البصري ؛ يمكن فقط لعدستين مجمعتين مصنوعتين من هذه المواد أن تسفر عن مستوى عالٍ من التصحيح.^[8]

كان استخدام الأكرومات خطوة مهمة في تطوير المجاهر الضوئية و التلسكوبات.

بديل للمضاعفات اللونية هو استخدام العناصر البصرية الانكسارية. العناصر البصرية الانعكاسية قادرة على توليد جبهات موجية معقدة عشوائية من عينة من مادة بصرية مسطحة بشكل أساسي.^[9] تتميز العناصر الضوئية الانشطارية بخصائص تشتت سلبية ، مكملة لأرقام Abbe الإيجابية للزجاج البصري واللدائن. على وجه التحديد ، في الجزء المرئي من الطيف ، يكون للانعراج سلبي رقم آبي من −3.5. يمكن تصنيع العناصر البصرية المشتتة باستخدام تحول الماس التقنيات.^[10]

يؤدي الانحراف اللوني لعدسة واحدة إلى اختلاف أطوال موجات الضوء البؤرية

يمكن استخدام العنصر البصري المشتت ذي الخصائص التكميلية للتشتت مع الزجاج لتصحيح انحراف اللون

ل مزدوج لوني، الأطوال الموجية المرئية لها نفس الطول البؤري تقريبًا

رياضيات تصغير الزيغ اللوني

بالنسبة إلى العدسة المزدوجة المكونة من عدستين رفيعتين في التلامس ، فإن رقم آبي من مواد العدسة لحساب الطول البؤري الصحيح للعدسات لضمان تصحيح الانحراف اللوني.^[11] إذا كانت الأطوال البؤرية للعدستين للضوء عند الأصفر فراونهوفر خط D (589.2 نانومتر) هي F₁ و F₂، ثم يحدث أفضل تصحيح للحالة:

أين الخامس₁ و الخامس₂ هي أرقام Abbe لمواد العدستين الأولى والثانية على التوالي. نظرًا لأن أرقام Abbe موجبة ، يجب أن يكون أحد الأطوال البؤرية سالبًا ، أي عدسة متباينة ، حتى يتم تلبية الشرط.

الطول البؤري الكلي للثنائي F يتم إعطاؤه بواسطة الصيغة القياسية للعدسات الرقيقة عند الاتصال:

ويضمن الشرط أعلاه أن يكون هذا هو الطول البؤري لمزدوج للضوء في خطوط Fraunhofer F و C الزرقاء والحمراء (486.1 نانومتر و 656.3 نانومتر على التوالي). سيكون البعد البؤري للضوء عند الأطوال الموجية المرئية الأخرى مشابهًا ولكن لا يساوي هذا تمامًا.

يستخدم الانحراف اللوني أثناء أ اختبار العين ثنائي اللون للتأكد من اختيار قوة العدسة الصحيحة. يواجه المريض صورًا حمراء وخضراء ويسأل أيهما أكثر حدة. إذا كانت الوصفة الطبية صحيحة ، فإن القرنية والعدسة والعدسة الموصوفة ستركز الأطوال الموجية الحمراء والخضراء أمام الشبكية وخلفها ، لتظهر بنفس الحدة. إذا كانت العدسة قوية جدًا أو ضعيفة ، فسيركز أحدهما على شبكية العين ، والآخر سيكون أكثر تشويشًا مقارنةً.^[12]

معالجة الصور لتقليل ظهور الانحراف اللوني الجانبي

في بعض الحالات ، من الممكن تصحيح بعض تأثيرات الزيغ اللوني في المعالجة الرقمية اللاحقة. ومع ذلك ، في ظروف العالم الحقيقي ، يؤدي الانحراف اللوني إلى فقدان دائم لبعض تفاصيل الصورة. يمكن أن تسمح المعرفة التفصيلية بالنظام البصري المستخدم لإنتاج الصورة ببعض التصحيح المفيد.^[13] في حالة مثالية ، قد تتضمن المعالجة اللاحقة لإزالة الانحراف اللوني الجانبي أو تصحيحه تحجيم قنوات الألوان المهدبة ، أو طرح بعض الإصدارات المقاسة من القنوات المهدبة ، بحيث تتداخل جميع القنوات مكانيًا مع بعضها البعض بشكل صحيح في الصورة النهائية.^[14]

نظرًا لأن الانحراف اللوني معقد (نظرًا لعلاقته بالبعد البؤري ، وما إلى ذلك) ، فإن بعض مصنعي الكاميرات يستخدمون تقنيات تقليل مظهر الانحراف اللوني الخاصة بالعدسة. تتيح كل شركة كبرى لتصنيع الكاميرات تقريبًا بعض أشكال تصحيح الانحراف اللوني ، سواء داخل الكاميرا أو عبر البرامج الخاصة بها. أدوات برامج الطرف الثالث مثل PTLens قادرة أيضًا على تقليل مظهر الانحراف اللوني المعقد من خلال قاعدة البيانات الكبيرة للكاميرات والعدسات.

في الواقع ، حتى أنظمة تصحيح إزالة الانحراف اللوني القائمة على المعالجة المثالية من الناحية النظرية لا تزيد من تفاصيل الصورة لأن العدسة التي يتم تصحيحها بصريًا جيدًا للزيغ اللوني قد تكون للأسباب التالية:

• إعادة القياس قابلة للتطبيق فقط على الانحراف اللوني الجانبي ولكن هناك أيضًا انحراف لوني طولي
• تؤدي إعادة قياس قنوات الألوان الفردية إلى فقدان الدقة من الصورة الأصلية
• تلتقط معظم مستشعرات الكاميرا عددًا قليلاً فقط من قنوات الألوان المنفصلة (مثل RGB) ولكن الانحراف اللوني ليس منفصلاً ويحدث عبر طيف الضوء
• الأصباغ المستخدمة في مستشعرات الكاميرا الرقمية لالتقاط الألوان ليست فعالة للغاية ، لذا فإن تلوث الألوان عبر القنوات أمر لا مفر منه ويسبب ، على سبيل المثال ، مزج الانحراف اللوني في القناة الحمراء أيضًا في القناة الخضراء جنبًا إلى جنب مع أي انحراف لوني أخضر .

ما ورد أعلاه مرتبط ارتباطًا وثيقًا بالمشهد المحدد الذي تم التقاطه ، لذلك لا يمكن لأي قدر من البرمجة والمعرفة بمعدات الالتقاط (على سبيل المثال ، بيانات الكاميرا والعدسة) التغلب على هذه القيود.

التصوير

المصطلح “التهديب الأرجواني“يشيع استخدامه في التصوير، على الرغم من أنه لا يمكن أن تُعزى جميع الهالات الأرجواني إلى الانحراف اللوني. عدسة مضيئة. قد يكون الهوامش الملونة حول الإبرازات أو المناطق المظلمة بسبب اختلاف مستقبلات الألوان المختلفة النطاق الديناميكي أو حساسية – وبالتالي الحفاظ على التفاصيل في قناة أو قناتين لونيتين ، أثناء “التفجير” أو عدم التسجيل ، في القناة أو القنوات الأخرى. على الكاميرات الرقمية ، خاصة demosaicing من المحتمل أن تؤثر الخوارزمية على الدرجة الظاهرة لهذه المشكلة. سبب آخر لهذا التهديب هو انحراف لوني في صغيرة جدا العدسات الدقيقة تستخدم لجمع المزيد من الضوء لكل بكسل CCD ؛ نظرًا لأن هذه العدسات مضبوطة لتركيز الضوء الأخضر بشكل صحيح ، فإن التركيز غير الصحيح للأحمر والأزرق ينتج عنه هدب أرجواني حول الإضاءات. هذه مشكلة موحدة عبر الإطار ، وهي مشكلة أكثر في أجهزة التحكم عن بعد ذات حجم صغير جدًا مساحة وحدة الصورة مثل تلك المستخدمة في الكاميرات المدمجة. بعض الكاميرات مثل باناسونيك لوميكس سلسلة وأحدث نيكون و سوني كاميرات DSLR، تتميز بخطوة معالجة مصممة خصيصًا لإزالتها.

في الصور الملتقطة باستخدام كاميرا رقمية ، قد تظهر الإضاءات الصغيرة جدًا في كثير من الأحيان على أنها انحراف لوني حيث يكون التأثير في الواقع لأن الصورة المميزة صغيرة جدًا لتحفيز جميع وحدات البكسل الملونة الثلاثة ، وبالتالي يتم تسجيلها بلون غير صحيح. قد لا يحدث هذا مع جميع أنواع مستشعرات الكاميرا الرقمية. مرة أخرى ، قد تؤثر خوارزمية إزالة الفسيفساء على الدرجة الظاهرة للمشكلة.

• يتحول اللون من خلال زاوية النظارات.
• شديد التهديب الأرجواني يمكن رؤيته على حواف مقدمة الحصان وبدة وأذن الحصان.
• تم التقاط هذه الصورة بفتحة عدسة مفتوحة على مصراعيها مما أدى إلى عمق مجال ضيق و CA محوري قوي. القلادة لها حافة أرجوانية في المنطقة القريبة من البؤرة وشراشيب خضراء في المسافة. مأخوذة مع أ نيكون D7000 الكاميرا وعدسة AF-S Nikkor 50mm f / 1.8G.
• انحراف لوني شديد

التصوير بالأبيض والأسود

يؤثر الانحراف اللوني أيضًا على التصوير بالأبيض والأسود. على الرغم من عدم وجود ألوان في الصورة ، إلا أن الانحراف اللوني سيؤدي إلى تعتيم الصورة. يمكن تقليله باستخدام مرشح لون ضيق النطاق ، أو بتحويل قناة لون واحدة إلى أبيض وأسود. ومع ذلك ، سيتطلب ذلك تعرضًا أطول (وتغيير الصورة الناتجة). (هذا صحيح فقط مع بانكروماتي فيلم أبيض وأسود ، منذ ذلك الحين orthochromatic الفيلم حساس بالفعل لمجموعة محدودة فقط).

المجهر الإلكتروني

يؤثر الزيغ اللوني أيضًا المجهر الإلكتروني، على الرغم من أنه بدلاً من وجود نقاط بؤرية مختلفة للألوان المختلفة ، قد يكون لطاقات الإلكترون المختلفة نقاط محورية مختلفة.^[15]