Дисторсия одна из пяти монохроматических
Зейделевых оптических аберраций
3-го порядка свойственных центрированным оптическим системам.
Дисторсия проявляется в том, что локальное увеличение (масштаб) изображения на краю поля зрения отличается по значению от увеличения в центре. Как результат, прямые линии видимые в поле зрения искривляются, если они не проходят через центр поля зрения.
Дисторсия положительна, если увеличение на краю поля зрения больше, чем в центре - так называемый случай "подушкообразной"
дисторсии.
Дисторсия отрицательна, если увеличение по мере переходя к краю поля зрения уменьшается - случай так называемой "бочкообразной"
дисторсии.
Дисторсия третьего порядка не приводит к потере резкости или контраста, но искажает форму объекта примерно пропорционально третьей степени удаления от центра поля зрения.
Дисторсия особенно вредна и требует учета при измерениях по фотографиям, когда требуется получить точное представление о координатах изображенных объектов. Например, при аэрофотосъемке или фотограмметрии. Оптические объективы и окуляры свободные от дисторсии называются ортоскопическими.
В визуальных астрономических наблюдениях дисторсия мало мешает - небо свободно от прямых линий. Но при наземных наблюдениях дисторсия может приводить к искривлению прямых вроде линии горизонта или построек.
Любопытно, что в случае сверхширокоугольных объективов для которых освещенность кадра в сторону от центра падает согласно закону косинуса в четвертой степени, отрицательная дисторсия даже может оказаться полезной поскольку приводит к повышению освещенности на краю поля зрения.
Дисторсия обычно измеряется в процентном отношении:
d% = dy'/yo'*100% = (y'-yo')/yo'*100% = (y'/yo' -1)*100% где dy' - приращение размера изображения по сравнению с идеальным,
y
o' - идеальная величина изображения,
y' - реальный размер изображения.
Заметим, что идеальным размер изображения (от центра поля зрения) равен
y' = vo*y где v
o - параксиальное увеличение оптики,
y - размер предмета.
То есть с учетом дисторсии размер изображения y' (от оси - центра поля зрения - до интересующей точки) связан с соответствующим размером предмета следующим образом:
y' = (vo + d%/100%)*y Еще один момент - что такое увеличение и размер предмета/изображения. Приведенные формулы останутся без изменения, если в качестве меры размера "удаленного" предмета принять его угловой размер (радианы - отношение длины дуги к радиусу дуги), а "близкого" - линейные (ну, например, миллиметры). Рассмотрим вот такую табличку сочетаний разных типов предметов и изображений:
Предмет | Изображение | Тип прибора | Смыл увеличения |
Близкий | Близкое | Проектор | Линейное увеличение |
Удаленный | Удаленное | Телескоп | Угловое увеличение |
Удаленный | Близкое | Фотообъектив | Фокусное расстояние |
Близкий | Удаленное | Окуляр | Обратное фокусное расстояние |
Стоит отметить, что вне зоны параксиальной оптики (малые полевые и апертурные углы) угловая мера предмета/изображения в зависимости от области применения может был тангенсная (тангенс угла), угловой (радианы), синусной (синус угла) и даже более сложной. Соотвественно можно различать тангенсную дисторсию, угловую, синусную и т.д.