Autore Topic: Aberrazione cromatica.  (Letto 500 volte)

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Offline Italo

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Aberrazione cromatica.
« il: Lunedì, 25 Marzo 2013, 10:16:25 »
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Si definisce "Aberrazione" qualsiasi deformazione che il dettaglio dell'immagine subisce a causa delle imperfezioni ottiche che tendono a renderlo irriconoscibile, alcune di queste sono: la Sferica, il Coma, l'Astigmatismo e l'Aberrazione cromatica.

Per mostrare più chiaramente gli effetti di questo problema ottico prendo in considerazione la fotografia astronomica che più di ogni altra si presta per evidenziare il fenomeno.

L'immagine seguente mostra (in modo volutamente esagerato) l'effetto dell'aberrazione cromatica di un punto ideale focalizzato sull'asse ottico di un obiettivo.
Questa aberrazione si forma quando la luce cambia mezzo di propagazione con diversa densità, nel nostro caso aria/vetro-vetro/aria, ma può avvenire anche nella stessa atmosfera terrestre quando la luce attraversa strati d'aria di differente densità perchè con temperatura o pressione diverse.
Sono stati scelti solo 3 colori tra i più significativi per rappresentare l'intero spettro visibile: agli estremi il rosso e il blu, il giallo come colore intermedio.
La luce che attraversa i vetri dell'obiettivo subisce una diversa influenza a seconda della propria lunghezza d'onda (leggi "colore"), per cui il rosso (lunghezza d'onda maggiore) va a fuoco su un piano più lontano dall'obiettivo, mentre il blu è sul piano più vicino (obiettivo posizionato a sinistra).

Supponendo di spostare il piano focale lungo l'asse ottico (come rappresentato in figura) si potrebbe trovare la condizione di migliore fuoco qui rappresentato dal diametro minimo del circolo di confusione corrispondente all'incrocio dei raggi blu e rosso che risulta comunque molto più grande del diametro (puntiforme) di un solo colore focalizzato.



In pratica non esiste mai un piano di perfetta messa a fuoco ma un "arcobaleno" che si estende per una certa profondità sull'asse ottico, l'immagine risultante è sempre un compromesso che mostra una macchia multicolore con diametro molto superiore a quello dell'immagine teoricamente risolvibile dall'ottica su un solo colore.
Nelle normali fotografie non lo notiamo perché i soggetti non sono mai puntiformi e all'infinito ma la fotografia stellare è un esame molto duro per qualsiasi lente.
Il problema si riduce con obiettivi apocromatici mentre il migliore risultato si ottiene con obiettivi per rifrattori super apo a 3 o 4 elementi dal costo anche superiore a 2000€ (solo ottica in cella) per diametri attorno ai 10cm.
Le ottiche interamente a riflessione (Newton, etc.) sono esenti da questo difetto perché la luce, non attraversando vetri, non cambia mai il mezzo di propagazione (aria).

A questo punto sembrerebbe che la fotografia astronomica di qualità sia preclusa ai più, ma esiste un artificio che riesce efficacemente ad aggirare l'ostacolo con in più il vantaggio di ridurre l'effetto dell'inquinamento luminoso e di esaltare le nebulosità (di colore rosso) dell'idrogeno H.alfa (650 nanometri di lunghezza d'onda) di cui è ricco il nostro universo.

Si tratta di selezionare un solo colore: ci conviene un rosso intenso per es. come il Wratten 25 o meglio il 24, sicuri cosi che almeno quel colore verrà focalizzato con grande precisione come le immagini seguenti mostrano.
Queste due pose di circa 30 min. ciascuna sono state ottenute con un "fondo di bicchiere" a tutta apertura che, se non ricordo male, credo sia stato il Leitz Summicron 90mm f:2 su pellicola b/n speciale (Hypered Kodak Tecnical Pan 2415) perché quelle normalmente reperibili in commercio non hanno una sensibilità spettrale sufficiente per registrare il rosso dell'idrogeno ionizzato.

Ovviamente in digitale non si potranno rappresentare le immagini a colori perché sarebbero totalmente rosse, desaturando però dovrebbero avere un aspetto simile... se il sensore fosse un foveon!
Ma con la maggioranza dei sensori a mosaico la risoluzione del solo canale rosso si avvale dei dati del solo 25% dei pixel totali per cui, ad es. 10Mp sul solo rosso diventano 2,5Mp e non so immaginare cosa possa venire fuori.
In questi casi la soluzione migliore, oltre al foveon, sarebbe un sensore monocromatico che a quanto ne so credo sia montato solo su una non recente reflex Kodak, oppure una tra le tante camere dedicate all'astronomia evitando quelle a colori.

L'aberrazione cromatica è indipendente dal diaframma (può anche essere maggiore chiudendolo), mentre il coma e l'astigmatismo non vengono ridotti dall'uso del filtro ma questo impedisce che vengano registrate in modo sfuocato tutte le aberrazioni di altri colori come succede nella prima posa.

In passato si usavano filtri di vari colori per ottenere effetti particolari con pellicole b/n, i più usati erano il giallo. l'arancio e il rosso, che aumentavano con ordine progressivo il contrasto dell'immagine.


Nebulosità in Gamma Cigni.
Posa in luce bianca (senza filtri).
Notare la somma delle aberrazioni (cromatica+coma+astigmatismo) su punti stellari con colori fuori fuoco che deformano vistosamente le stelle sui bordi della foto.








Posa con Filtro W25.
E' molto più evidente la Bubble nebula.
Risoluzione più elevata.
Maggiore dettaglio e maggiore contrasto delle nebulosità sul fondo cielo.
Stelle molto più puntiformi ovunque.





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