Статья про объективы, фотографию

Кривизна поля - польза или вред?

Современные оптические схемы обычно обладают ровным полем, однако, когда мы обращаемся к старой оптике (ярчайший пример - Гелиос-40), в т.ч. и технической (например, проекционные апланаты) - мы можем обнаружить у них кривизну поля.

Что это такое?

Кривизна поля - искажение, возникающее вследствие того, что фокальная поверхность имеет вид не плоскости, как учат в школе, а, как правило, вид части сферической поверхности. Это вызывает неравномерное распределение резкости по полю изображения.

В самом простом случае поле имее форму части сферы:

Рис. 1 - Кривизна поля для одиночной собирающей линзы

Прекрасно видно, что в случае фокуса по центру - будут нерезкими края и наоборот. Казалось бы - противное искажение, не так ли? Но обо всем - по порядку.

Как кривизна поля влияет на изображение?

Кривизна поля часто преподносит свои "сюрпризы", когда фотографируешь. Рассмотрим ее проявление на результатах съемки проекционными апланатами КО-120М 120/1.8 ( http://lens-club.ru/lenses/item/c_2239.html ) и КО-120 120/2.1 ( http://lens-club.ru/lenses/item/c_5452.html ).

1. Кривизна поля убивает резкость при фотографировнии предметов, лежащих в одной плоскости, перпендикулярной направлению съемки. Это логично. Вот так это выглядит:

Рис. 2 Рассеянное скопление Хи-Аш Персея, снимок на КО-120М 120/1.8.

На примере хорошо видно, что звезды в центре кадра - точки, а по краю они сильно размыты. Это и есть влияние кривизны поля.

2. Зона резкости - криволинейная, что следует прямо из названия аберрации. Это проявляется при пейзажной съемке:

Рис. 3 Изогнутая зона резкости на снимке на КО-120М 120/1.8

3. Кривизна поля часто способствует "закручиванию" боке, особенно это проявляется у объективов Петцваля

Рис. 4 Закручивание боке на снимке на КО-120М 120/1.8

Можно ли бороться с кривизной поля?

С кривизной поля никак бороться нельзя, не изменив оптической  схемы. Если это необходимо, можно лишь уменьшить ее влияние с помощью диафрагмирования.

При создании объективов существуют несколько путей ее коррекции:

1. Условием коррекции кривизны является наличие отрицательных линз в схеме, причем лучше - не менее 2. Поэтому в СССР долго не могли сделать годный объектив со схемой Калейнар - в нем всего 1 отрицателньая линза, потому описанный у Волосова Калейнар 50/2 обладал сильной кривизной поля.

2. Чем меньше радиусы кривизны поверхностей - тем меньше кривизна поля. В принципе, практически все аберрации меньше, если преломляющие поерхности имеют большие радиусы кривизны. Для этого применяют тяжелые стекла.

3. Можно использовать линзы большой толщины, как, например. сделано в схеме Зоннар.

4. Можно частично компенсировать кривизну поля 3-го порядка кривизной 5-го порядка. Так было сделано с Гелиос-40, такие объективы имеют "проседание" резкости на третях кадра. Разрешение по центру и по краю у них выше, чем по полю.

5. Кривизна поля частично компенсируется, как ни странно, астигматизмом. Поэтому объективы с сильно кривым полем часто имеют и ярко выраженный астигматизм.

Можно ли использовать кривизну поля?

Кривизна поля - не просто вредное искажение. Это - очень необычный эффект. Он позволяет закручивать боке, сильнее отделять центральный объект от фона.

С помощью кривизны поля можно необычным образом передавать перспективу - в центре сфокусироваться на бесконечность, при этом по краю фокус будет на близлежащих предметах.

Рис. 5 Использование кривизны в передаче перспективы - фокус на средний план в центре и на ближний - по краю.

Но самым главным плюсом кривизны поля для фотографа может служить возможность нелинейного расположения предметов съемки в кадре. Т.е. без диафрагмирования, на F/1.8 и 120 мм, можно сделать так, чтобы все объекты съемки оказались резкими, даже если они будут не перпендикулярны направлению съемки. 
В частности, это позволяет снимать групповой портрет.

Рис. 6 Использование кривизны поля для фотографирования неперпендикулярно расположенных объектов

При фокусе по центру удается "поймать" в зону резкости объекты слева (которые ближе к фотографу). При этом, удаленные объектиы справа еще больше размываются. Т.е. обладая должной сноровкой, можно "уложить" в зону резкости большую часть объектов съемки, по разному удаленных от фотографа.

Выводы

Мы рассмотрели влияние аберрации на снимок, способы устранения искажения и, главное, идеи по использованию аберрации в свою пользу. На основании этого мы можем сделать некоторые выводы:

- Кривизна поля - искажение, встречающееся у объективов простых и старых схем (в основном - апланаты, петцвали);

- В некоторых объективах кривизна поля исправлена, но не полностью, что оказывает большое влияние на качество изображения (Гелиос-40);

- Неисправленная кривизна поля проявляется в падении резкости к краю, изогнутой зоне резкости;

- Кривизну поля можно использовать как для создания творческих эффектов, так и для съемки объектов, по-разному удаленных от фотографа.

В целом, стоит отметить, что это искажение способно приносить больше пользы, чем вреда. Стоит просто научиться его использовать!

Благодарю за прочтение, удачных фотографий!

DJTreeno :: 05.04.2016 15:19:58 Дмитрий Украина, Харьков Ур. 4 (Lens-Pro)

Спасибо за статью! Жду следующих статей...

Цитировать :: Ответить

Rudzil :: 26.12.2015 20:08:54 Эшмаков Родион Ижевск Ур. 6 (Lens-Master)

Ответ для Greycode (26.12.2015 17:20:16):

В статье про контроль боке можно прочитать о влиянии всяких штук на закрутку боке объектива.

То, как аберрация способвствует формированию боке - прекрасно видно на рис. 2, 3 и 4. Мне просто больше нечего тут сказать - проще это увидеть.

Цельный материал - это неплохо, но перегруженно. Я специально рассмотрел их отдельно, чтоб не наслаивалось одно на другое. К торму же, про дисторсию не было пока ни слова.

P. S. Триплет кривизной поля заметной не обладет, обладают апланаты.

Цитировать :: Ответить

Greycode :: 26.12.2015 17:20:16 Георгий Кузьмин Россия, Санкт-Петербург Ур. 4 (Lens-Pro)

Спасибо за статью! Очень интересная аберрация. Хотелось бы чуть подробнее про влияние кривизны поля на боке - благо у вас же есть на руках триплет. О том, как дефокус по краям рамзмызывает блики и училивает закрутку боке. А вообще, опираясь на ваши статьи по астигматизму, сферике и кривизне поля было бы классно увидеть цельный материал в духе "как аберрации влияют на рисунок".

Цитировать :: Ответить

andrei646 :: 26.12.2015 13:05:27 Ур. 4 (Lens-Pro)

отличная статья!

читать легко и интересно.

Цитировать :: Ответить

Rudzil :: 25.12.2015 22:08:14 Эшмаков Родион Ижевск Ур. 6 (Lens-Master)

Ответ для Nik_SSG (25.12.2015 22:04:08):

Не за что. У меня последний должок по аберрациям - дисторсия.

Цитировать :: Ответить

Nik_SSG :: 25.12.2015 22:04:08 Самарский Сергей Россия, Таганрог Ур. 7 (Lens-Guru)

Спасибо за статью.

Цитировать :: Ответить