Görüntü Kusurları

Küresel yüzeyler yalnızca asal eksene yakın olan bölgede ideal görüntü oluştururlar. Ancak belirli açıklıkta, yüzeylerin kullanılmasıyla oluşan görüntüde kusurlar oluşur. Bu kusurlar tekrenk ve renk kusurları olarak iki ana gruba ayrılır.
Görüntünün netliğini bozan; küresel kusur, koma ve astigmatizm.
Görüntünün biçimini bozan; alan eğriliği ve biçim bozulmasıdır.

Renk Kusurları; n kırılma indisinin frekansa veya renge bağlı olmasından kaynaklanmaktadır. Yakın eksensel modelde 'nın küçük değerler aldığı kabul edilerek, çoğu zaman kabul ederek, sistem optik (asal) eksen dar bir bölgeye sınırlandırılmış olur. Gerçekte ise daha geniş bir bölge göz önüne alınmalıdır. Görüntünün niteliğini bozan kusurlardır.

Küresel Kusurlar
Küresel kusurlar, asal eksene yakın olmayan ışınlar için odak uzaklığının açıklığa bağlılığından kaynaklanmaktadır. Düzlem dışbükey bir mercekte kenar ışınları daha fazla kırılarak yakın eksensel ışınların önünde odaklanırlar. Küresel kusuru ortadan kaldırmak için yakınsak bir mercek ıraksak bir mercekle birlikte kullanılır. Merceğin yakın eksensel F odak noktası ile bir ışının ekseni ilk kestiği yer arasındaki uzaklığa o ışının boyuna küresel kusuru denir.

Yakınsak merceklerde küresel kusurlar artı, ıraksak merceklerde eksidir. Yakın eksensel F odak noktasına bir ekran konursa belli bir ışının ekrana ulaştığı noktanın asal eksene olan uzaklığına da enine küresel kusur denir.

Büyük görüntü de küresel kusur, kontrast ve ayrıntıyı azaltır. Açıklık küçültüldüğünde küresel kusur azalabilir ancak bu defa gelen ışık miktarı azalır. Açıklık ve odak uzaklığı sabit ise küresel kusur miktarı, cisim uzaklığı ve merceğin biçimine bağlıdır.

Yakınsak bir mercekte eksene yakın olmayan ışınlar daha çok kırılır. Merceğin sadece döndürülmesi ile küresel kusurların önemli ölçü de azaldığı görülmektedir. Cisim sonsuzdaysa, arka tarafı düz olan iç bükey veya dışbükey bir mercekte küresel kusur en aza iner.

Küresel aynalarda görülen küresel kusuru ortadan kaldırmak için diyafram kullanılabilir açıklığın azaltılmasının uygun olmadığı hallerde yakınsak bir mercek, ıraksak bir mercek ile birlikte kullanılabilir. Yağa batırılmış mikroskop objektifinde küresel kusur ortadan kalkmaktadır.

Sadece asal eksene yakın olmayan ışınların yakın olanlara göre odak uzaklıklarının farklı olmasından kaynaklanan görüntü kusuru; Küresel Kusurlardır.

Koma
Bir ışın demeti merceğe eğik geldiğinde ve görüntü asal eksenden uzakta oluştuğunda koma denilen tekrenk kusuru açıkça belirir. Yetenek yitirmesi olarak ta bilinen koma asal düzlemlerin gerçekte eğrilmiş asal yüzeyler olmasından kaynaklanmaktadır.

Koma kusuru küresel kusurun yokluğunda daha etkilidir.Merceğin uç bölgelerinden geçen ışınlar, görüntü düzlemine merceğin merkezinden geçen ışınlardan asal eksene daha yakındırlar. Burada en küçük görüntüyü kenar ışınlar verir, koma eksidir denir.

Merceğin kenarına gelen ışınlar asal eksenden daha uzakta odaklanırlar ve bu durumda koma artıdır denir.

Kenar ışınları en küçük görüntüyü veriyorsa koma eksi, kenar ışınları en büyük görüntüyü veriyorsa koma artıdır.

Koma kusuru da küresel kusur gibi merceğin biçimine bağlıdır. Cisim sonsuzda ise koma dışbükey-düzlem mercekle en aza iner. Işık demetinin merceğe eğik geldiğinde ve görüntü asal eksenden uzakta oluştuğunda açıkça ortaya çıkan tek renk kusuru Komadır.

Astigmatizm
Cisim optik eksenden oldukça uzaktaysa, gelen ışın konisi merceğe göre simetrik olmadığından astigmatizm denilen kusur ortaya çıkar. Teğetsel ışınların odak noktası ile sagital ışınların odak noktası arasında mesafe olması sonucu, merceğin çizgisel bir odak oluşturması ile ortaya çıkan görüntü kusuru; Astigmatizm'dir.

Düzlem aynalar dışında, küresel aynalar da mercekler gibi aynı tekrenk kusurları göstermektedir. Tekrenk kusurlarından görüntünün netliğini bozan görüntü kusuru; Astigmatizm'dir.

Alan Eğriliği
Belli büyüklükteki açıklıklarda ortaya çıkan eğrilmiş görüntü yüzeyi Petzval Alan Eğriliği denilen temel kusurdan kaynaklanır. Petzval yüzeyi yakınsak bir mercek için içbükey olurken, ıraksak bir mercek için dışbükey olur.

Bu kusur birleşik merceklerle ortadan kaldırılır. Bu kusur yakınsak ve ıraksak merceklerin uygun biçimde bir araya getirilmesi ile alan eğriliği ortadan kalkar. Petzval Alan Eğriliğinden kaynaklanan tek renk kusuru; Alan Eğriliği'dir.

Biçim Bozulması
Merceğin enine büyütmesinin görüntünün boyunun bir fonksiyonu olmasının sonucu oluşur. Yani merceğin farklı bölgelerinin farklı odak uzaklıkları olması nedeniyle farklı büyütmelere sahip olmasından kaynaklanır.

Mercek kalınlaştıkça biçim bozulması artarken, mercek inceldikçe biçim bozulması ortadan kalkar. Bir ince mercek sisteminin optik merkezi açıklık engelinin merkezi ile çakışırsa biçim bozulması olmaz. Işık engeli kullanılıyorsa engel merceğin kenarına yerleştirildiği zaman biçim bozulması olmaz. Işık giriş engelinin (diyaframın) bulunduğu yere bağlı olarak ortadan kaldırılabilen tekrenk kusuru; Biçim Bozulmasıdır.

Merceğin farklı bölgelerinin farklı odak uzaklıklarına ve farklı büyütmelere sahip olması sonucu ortaya çıkan görüntü kusuru; Biçim Bozulması'dır. Biçim bozulması merceğin tipine (ince veya kalın) ve ışık giriş engelinin bulunduğu yere bağlıdır.

Renk Kusuru
Merceğin kırılma indisinin, ışığın dalgaboyuna bağlı olmasından kaynaklanır ve sadece beyaz ışıkta ortaya çıkar. Bu kusurun giderilmesi için ikili veya üçlü mercek sistemleri kullanılır. Kırılma indisi dalgaboyu ile ters orantılı iken merceğin odak uzaklığı ışığın dalgaboyu ile doğru orantılıdır.

Beyaz ışığın bir mercekten kırıldıktan sonra örneğin maviden kırmızıya uzanan iki odak noktası arasındaki uzaklığa boyca renk kusuru denir.

En iyi görüntü bu iki odak noktası arasındaki düzlemde oluşur. Kırılma indisinin, dalgaboyuna bağlı olmasından kaynaklanarak ortaya çıkan görüntü kusuru; Renk Kusurudur.