Камера-обскура

[anovikov]

Или камера с малым отверстием.

Насколько я понимаю, этой оптической схеме не свойственны вообще никакие аберрации? Ну т.е. если принимать размер отверстия меньше размера пиксела? Или я не прав? Просьба рассказать, какие из аберраций, свойственных оптическим системам вообще, будут иметь место в этом случае "вырожденной" оптической системы?

[Lynn]

Насколько я знаю основной ее недостаток - малая  светосила. Вообще камера обскура - это чудо пригоды, и вызывает  у меня большее изумление, чем египетские  пирамиды.

[Ernest]

Ну и дифракция, понятное дело.

[anovikov]

Это понятно. Дифракция никуда не денется. Я имею в виду нормальный случай: видимый свет 400-800 нм, ПЗС-приемник с ячейкой 10 мк, дырка скажем 5 мк. Будут какие-то аберрации вообще, или изображение получится идеальным?

Я вижу только потемнение изображения к краю поля из-за того, что толщина пластинки соизмерима с диаметром дырки - рабочий диаметр дырки вдали от оптической оси будет сокращаться. Есть что-то еще?

[anovikov]

Так что, никто не знает? Киньте ссылку хоть, плиз. Я просто на родственном форуме треплюсь про систему ориентации для ракеты на основе солнечного датчика, и меня сейчас там потихоньку пережевывают - ляпнул что камера-обскура - вообще безаберрационная система. Мне до сих пор так кажется, ведь там никакого преломления нет, оптический элемент - точка. Какие там аберрации?

Но все говорят, что у нее есть кривизна поля и кома. Опровергните бред, плииз?

[anovikov]

Ну кривизну поля я еще понимаю - от того что расстояние от дырки до разных точек на матрице разное, но они имеют в виду другое

[Grigorich]

> Так что, никто не знает? Киньте ссылку хоть, плиз. Я просто на родственном форуме треплюсь про систему ориентации для ракеты на основе солнечного датчика, и меня сейчас там потихоньку пережевывают - ляпнул что камера-обскура - вообще безаберрационная система. Мне до сих пор так кажется, ведь там никакого преломления нет, оптический элемент - точка. Какие там аберрации?
Но все говорят, что у нее есть кривизна поля и кома. Опровергните бред, плииз?

Вы абсолютно пpавы, камеpа-обскуpа - безабеppационная система (с точки зpения геометpической оптики).
Там нет ни кpивизны поля, ни комы.

> Ну кривизну поля я еще понимаю - от того что расстояние от дырки до разных точек на матрице разное, но они имеют в виду другое

Это как pаз не кpивизна поля, а наобоpот; поле хоть плоское, хоть кpивое - все хоpошо. А где почитать пеpвоисточник споpа?

P.S.
Я не так давно на EOS игpался с камеpой обскуpой - пpоpезал дыpочку в кpышке-заглушке, заклеил кусочком фольги и в фольге иголочкой дыpочку пpобил на кусочке стали. Мне понpавилось, очень так неожиданно-здоpово получалось, особенно для охpужающих Да, пpав оpатоp Lynn - это чудо пpиpоды

[drammer]

Дифракция никуда не денется. Я имею в виду нормальный случай: видимый свет 400-800 нм, ПЗС-приемник с ячейкой 10 мк, дырка скажем 5 мк. Будут какие-то аберрации вообще, или изображение получится идеальным?

Ну, нормальным такой случай можно назвать вряд ли...    В самом деле, угловое отклонение лучей вследствие дифракции будет порядка L / D радиан, где L - длина волны, D - диаметр "дырки"
Для  L=500нм  и  D=5мкм=5000нм получаем отклонение ~ 0.1 радиан или около 6 градусов. Многовато будет даже в сравнении с самыми сильными преломляющими аберрациями... Впрочем, выход есть! Можно делать отверстие существенно больше, чем длина волны. Для каждого диаметра можно подобрать оптимальное "фокусное расстояние",  при котором влияние дифракции будет минимально. Интересно, что теоретически таким путем можно достичь любой, сколь угодно большой разрешающей способности! Подробнее об этом, см. "Звездочет" №10, 1998 г.   

Я вижу только потемнение изображения к краю поля из-за того, что толщина пластинки соизмерима с диаметром дырки - рабочий диаметр дырки вдали от оптической оси будет сокращаться. Есть что-то еще?

Даже при самом оптимальном соотношении толщины пластинки (с дыркой) и диаметра дырки, потемнение создаваемого камерой обскурой изображения будет пропорционально 4 степени косинуса угла зрения! (один косинус - за счет удлиннения хода лучей, второй - за наклонное падение на светоприемник, и еще косинус в квадрате за эллиптичность вида отверстия из краевых зон).

Но все говорят, что у нее есть кривизна поля и кома. Опровергните бред, плииз?

При больших углах зрения может наблюдаться нечто напоминающее кому: из-за эллиптичности отверстия-объектива для краевых зон, дифракция будет несколько увеличиваться в радиальном направлении, что создаст некоторое комо-образное размытие изображения.
Что же касается кривизны поля, то она отсутствует, так как нет фокусировки в общепринятом смысле. Если же предположить, что имелась в виду кривизна изображения, т.е. дисторсия, то тут камера-обскура действительно вне конкуренции -  эта аберрацияв ней полностью отсутствует (для фотоприемников плоской формы). Это особенно ценно для астрофотографии: обскура строит идеальную гномоническую проекцию, к которой лишь приближаются лучшие преломляющие широкоугольники. Любые большие круги небесной сферы отображаются при этом прямыми линиями, а малые круги - разнообразными коническими сечениями (может быть это оппоненты обскуры принимают за "искажения"?).

В общем, если бы не удручающе малая светосила, камеру обскуру можно было бы считать идеальным астрофотографическим инструментом! Интересно, удавалось ли кому-нибудь получить снимок звездного неба на камеру-обскуру?...   

[drammer]

Вот, кстати, астрономический снимок на камеру-обскуру (копирайт https://astronomy.ru/forum/index.php?topic=3629.80;quote=62455 ), иллюстрирующий потемнение к краю поля зрения, а также гиперболы-параболы малых кругов. Общее качество, как видим, вполне приемлемое, что говорит о пригодности камеры-обскуры для некоторых специфических нужд астрофотографии.