[Concept] Lens related Issues

Compound Lenses

Lens는 무조건 abberation을 발생키기게 된다. 현실의 카메라 시스템에서는 일반적으로 7-15개의 lens를 혼합해서 사용하고 있는데, 이런 시스템을 사용하는 이유는 다음과 같다. 현실의 이미징 시스템의 문제점은 spatially same quality를 얻기 힘들다는 것이다. 즉, image plane 전체에 대해서 same quality를 얻고싶은데 이는 현실적으로어렵다. 실제로 center에 가까울 경우 high quality를 유지하는 반면에 periphery에 대해서는 low quality를 얻게 된다. 이를 해결하기 위해서 series of lenses를 사용하게 되면 이러한 문제를 어느정도 개선할 수 있게 된다.

그렇다면 실제로 lens로 인해서 발생하는 abberation들은 어떤 것들이 있을까?

1. Vignetting

직역하자면 주변부의 감광이다. 실제로 빛이 렌즈를 통해서 들어오게 될 때 어디에서 빛이 들어오는지에 따라서 solid angle이 달라지게 된다. 다시말해 현실의 scene이 (depth constant) object plane에 놓여있다고할 때 특정 위치에서 오는 빛은 (주로 주변부 periphery) 더 어둡게 되고 이를 vignetting이라고 한다.

spatially varying!!

2. Chromatic Aberration

일반적으로 optical element는 유리나 플라스틱과 같은 특정한 굴절률 refractive index를 가지는 매질로 만들어지게 된다. 이때 굴절률은 빛의 wavelength의 함수로 설정할 수 있다. 즉 파장에 기반하므로 렌즈의 focal length라는 것이 wavelength에 기반한다는 것이다. 따라서 많은 파장이 섞인 하얀색의 빛이 들어오게 되면 각 파장의 빛이 서로 다른 ray로 가게 된다. 즉 서로 다른 파장을 가지면 서로 다른 굴절률이 생기므로 이미지에서 서로 다른 color들이 약간씩 shift되어 있는 것처럼 보이는 abberation을 만든다는 것이다.

3. Geometric Aberration

두가지 distortion이 있는데 radial distortion은 중심으로부터 멀어질수록 scene의 특정 point들이 camera에 담길 때 더 중심부에서 벗어난 것 처럼 보인다는 것이다. tangential distortion은 slight twisting image처럼 보이는 거스로 마치 벗어나는 것처럼 보인다는 것이다.

 

Reference

https://www.youtube.com/watch?v=hzOeqCb2Fg4