Chromatic aberration
ઓપ્ટિક્સમાં, રંગીન વિચલન (CA), જેને રંગીન વિકૃતિ અને સ્ફેરોક્રોમેટિઝમ પણ કહેવાય છે, તે લેન્સની તમામ રંગોને એક જ બિંદુ પર કેન્દ્રિત કરવામાં નિષ્ફળતા છે. તે ફેલાવાને કારણે થાય છેઃ લેન્સ તત્વોનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ પ્રકાશની તરંગલંબાઇ સાથે બદલાય છે. મોટાભાગની પારદર્શક સામગ્રીનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ વધતી તરંગલંબાઇ સાથે ઘટે છે. લેન્સની ફોકલ લંબાઈ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ પર આધારિત હોવાથી, રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સમાં આ તફાવત ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવા પર અસર કરે છે. રંગીન વિચલન પોતાને છબીના શ્યામ અને તેજસ્વી ભાગોને અલગ કરતી સીમાઓ સાથે રંગની "કિનારીઓ" તરીકે પ્રગટ કરે છે. રંગીન વિચલનના બે પ્રકાર છેઃ અક્ષીય (સમાંતર) અને ત્રાંસી (બાજુની). અક્ષીય વિચલન ત્યારે થાય છે જ્યારે પ્રકાશની વિવિધ તરંગલંબાઇ લેન્સથી જુદા જુદા અંતર પર કેન્દ્રિત થાય છે (ફોકસ શિફ્ટ). લંબચોરસ વિચલન લાંબા કેન્દ્રીય લંબાઈ પર લાક્ષણિક છે. ત્રાંસા વિચલન ત્યારે થાય છે જ્યારે વિવિધ તરંગલંબાઇ ફોકલ પ્લેનમાં વિવિધ સ્થાનો પર કેન્દ્રિત હોય છે, કારણ કે લેન્સનું વિસ્તૃતીકરણ અને/અથવા વિકૃતિ પણ તરંગલંબાઇ સાથે બદલાય છે. ત્રાંસા વિચલન ટૂંકા કેન્દ્રીય લંબાઈ પર લાક્ષણિક છે. અસ્પષ્ટ ટૂંકાક્ષર એલ. સી. એ. નો ઉપયોગ કેટલીકવાર સમાંતર અથવા બાજુની રંગીન વિચલન માટે થાય છે. બે પ્રકારના રંગીન વિચલનમાં જુદી જુદી લાક્ષણિકતાઓ હોય છે, અને તે એકસાથે થઈ શકે છે. અક્ષીય CA સમગ્ર છબીમાં જોવા મળે છે અને તે ડાયોપ્ટર્સમાં ઓપ્ટિકલ ઇજનેરો, ઓપ્ટોમેટ્રિસ્ટ્સ અને દ્રષ્ટિ વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા નિર્દિષ્ટ કરવામાં આવે છે. તેને નીચે અટકાવીને ઘટાડી શકાય છે, જે ક્ષેત્રની ઊંડાઈમાં વધારો કરે છે જેથી વિવિધ તરંગલંબાઇ વિવિધ અંતર પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે, તેમ છતાં તેઓ સ્વીકાર્ય કેન્દ્રમાં હોય. ત્રાંસા CA છબીના કેન્દ્રમાં થતું નથી અને ધાર તરફ વધે છે. તેને રોકવાથી અસર થતી નથી. ડિજિટલ સેન્સરમાં, અક્ષીય CA લાલ અને વાદળી વિમાનોને નિષ્ક્રિય કરવામાં પરિણમે છે (એમ ધારીને કે લીલો વિમાન ફોકસમાં છે), જેને પ્રક્રિયા પછી સુધારવું પ્રમાણમાં મુશ્કેલ છે, જ્યારે ત્રાંસા CA લાલ, લીલો અને વાદળી વિમાનોમાં પરિણમે છે જે વિવિધ વિસ્તૃતીકરણ પર હોય છે (ભૌમિતિક વિકૃતિ તરીકે ત્રિજ્યા સાથે વિસ્તૃતીકરણ બદલાતું રહે છે), અને વિમાનોને યોગ્ય રીતે ત્રિજ્યીય રીતે સ્કેલિંગ કરીને સુધારી શકાય છે જેથી તેઓ લાઇન અપ કરે. લઘુતમ લેન્સના પ્રારંભિક ઉપયોગમાં, જ્યાં શક્ય હોય ત્યાં લેન્સની ફોકલ લંબાઈ વધારીને રંગીન વિચલન ઘટાડવામાં આવ્યું હતું. ઉદાહરણ તરીકે, આ 17મી સદીના ખૂબ લાંબા હવાઈ ટેલીસ્કોપ જેવા અત્યંત લાંબા ટેલીસ્કોપમાં પરિણમી શકે છે. સફેદ પ્રકાશ રંગોના વર્ણપટથી બનેલો હોવા અંગેના આઇઝેક ન્યૂટનના સિદ્ધાંતોએ તેમને એવા નિષ્કર્ષ પર પહોંચાડ્યા કે પ્રકાશના અસમાન રીફ્રેક્શનને કારણે રંગીન વિચલન થયું હતું (જેના કારણે તેમણે 1668માં પ્રથમ પ્રતિબિંબિત ટેલિસ્કોપ, તેમના ન્યુટોનિયન ટેલિસ્કોપનું નિર્માણ કર્યું હતું.) આધુનિક ટેલીસ્કોપ, તેમજ અન્ય કેટોપ્ટ્રિક અને કેટેડિઓપ્ટ્રિક પ્રણાલીઓ અરીસાઓનો ઉપયોગ કરવાનું ચાલુ રાખે છે, જેમાં કોઈ રંગીન વિચલન નથી. ત્યાં એક બિંદુ છે જેને ઓછામાં ઓછી મૂંઝવણનું વર્તુળ કહેવાય છે, જ્યાં રંગીન વિચલનને ઘટાડી શકાય છે. તેને અક્રોમેટિક લેન્સ અથવા અક્રોમેટનો ઉપયોગ કરીને વધુ ઘટાડી શકાય છે, જેમાં વિવિધ વિખેરણ ધરાવતી સામગ્રીને સંયોજન લેન્સ બનાવવા માટે ભેગા કરવામાં આવે છે. સૌથી સામાન્ય પ્રકાર એ રંગહીન ડબલ્ટ છે, જેમાં ક્રાઉન અને ચકમક કાચથી બનેલા તત્વો હોય છે. આ તરંગલંબાઇની ચોક્કસ શ્રેણી પર રંગીન વિચલનની માત્રાને ઘટાડે છે, જો કે તે સંપૂર્ણ સુધારણા ઉત્પન્ન કરતું નથી. વિવિધ રચનાના બે કરતાં વધુ લેન્સને જોડીને, સુધારણાની માત્રામાં વધુ વધારો કરી શકાય છે, જે એપોક્રોમેટિક લેન્સ અથવા એપોક્રોમેટમાં જોવા મળે છે. નોંધ કરો કે "એક્રોમેટ" અને "એપોક્રોમેટ" એ સુધારણાના પ્રકાર (2 અથવા 3 તરંગલંબાઇ યોગ્ય રીતે કેન્દ્રિત) નો સંદર્ભ આપે છે, ડિગ્રી (અન્ય તરંગલંબાઇ કેટલી નિષ્ક્રિય છે) નો નહીં, અને પૂરતા પ્રમાણમાં ઓછા વિખેરાયેલા કાચથી બનેલું એક્રોમેટ વધુ પરંપરાગત કાચથી બનેલા એક્રોમેટ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધુ સારી સુધારણા કરી શકે છે. તેવી જ રીતે, એપોક્રોમેટ્સનો ફાયદો એ નથી કે તેઓ ત્રણ તરંગલંબાઇને તીવ્ર રીતે કેન્દ્રિત કરે છે, પરંતુ અન્ય તરંગલંબાઇ પર તેમની ભૂલ પણ ખૂબ ઓછી છે. રંગીન વિચલન ઘટાડવા માટે ઘણા પ્રકારના કાચ વિકસાવવામાં આવ્યા છે. આ નીચા ફેલાવાના કાચ છે, ખાસ કરીને, ફ્લોરાઇટ ધરાવતા કાચ. આ સંકરિત ચશ્માંમાં ઓપ્ટિકલ ડિસ્પર્શનનું સ્તર ખૂબ જ નીચું હોય છે; આ પદાર્થોમાંથી બનેલા માત્ર બે સંકલિત લેન્સ ઉચ્ચ સ્તરની સુધારણા કરી શકે છે. ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપ અને ટેલિસ્કોપના વિકાસમાં એક્રોમેટ્સનો ઉપયોગ એક મહત્વપૂર્ણ પગલું હતું. વર્ણહીન દ્વિગુણનો વિકલ્પ એ વિવર્તનશીલ ઓપ્ટિકલ તત્વોનો ઉપયોગ છે. વિવર્તનશીલ ઓપ્ટિકલ તત્વો ઓપ્ટિકલ સામગ્રીના નમૂનામાંથી મનસ્વી જટિલ તરંગ મોરચો પેદા કરવામાં સક્ષમ છે જે અનિવાર્યપણે સપાટ છે. વિવર્તનશીલ ઓપ્ટિકલ ઘટકોમાં નકારાત્મક પ્રસરણ લાક્ષણિકતાઓ હોય છે, જે ઓપ્ટિકલ ચશ્મા અને પ્લાસ્ટિકની હકારાત્મક એબ્બે સંખ્યાને પૂરક હોય છે. ખાસ કરીને, વર્ણપટના દૃશ્યમાન ભાગમાં વિવર્તનની નકારાત્મક એબ્બે સંખ્યા − 3.5 હોય છે. ડાયફ્રેક્ટિવ ઓપ્ટિકલ તત્વોને ડાયમંડ ટર્નિંગ તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને બનાવી શકાય છે. રંગીન વિચલનને ઘટાડવા માટે વિવર્તનશીલ તત્વોનો ઉપયોગ કરતા ટેલિફોટો લેન્સ કેનન અને નિકોન પાસેથી વિનિમયક્ષમ-લેન્સ કેમેરા માટે વ્યાવસાયિક રીતે ઉપલબ્ધ છે; તેમાં નિકોન દ્વારા 800mm f/6.3,500mm f/5.6 અને 300mm f/4 મોડલ ("ફેઝ ફ્રેસ્નલ" અથવા PF તરીકે બ્રાન્ડેડ), અને કેનન દ્વારા 800mm f/11,600mm f/11, અને 400mm f/4 મોડલ ("વિવર્તનશીલ ઓપ્ટિક્સ" અથવા ડીઓ તરીકે બ્રાન્ડેડ) નો સમાવેશ થાય છે. તેઓ સમાન સ્પષ્ટીકરણોના પરંપરાગત ઓપ્ટિક્સ કરતાં ઓછા વજન અને કદ પર ઓછી રંગીન વિચલન સાથે તીક્ષ્ણ છબીઓ ઉત્પન્ન કરે છે અને સામાન્ય રીતે વન્યજીવન ફોટોગ્રાફરો દ્વારા સારી રીતે માનવામાં આવે છે. રંગીન વિચલન લઘુતમકરણનું ગણિત સંપર્કમાં બે પાતળા લેન્સ ધરાવતા ડબલ્ટ માટે, રંગીન વિચલનની સુધારણાની ખાતરી કરવા માટે લેન્સની યોગ્ય ફોકલ લંબાઈની ગણતરી કરવા માટે લેન્સ સામગ્રીના એબ્બે નંબરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. જો પીળા ફ્રેનહોફર ડી-લાઇન (589.2 nm) પર પ્રકાશ માટે બે લેન્સની ફોકલ લંબાઈ f1 અને f2 હોય, તો સ્થિતિ માટે શ્રેષ્ઠ સુધારો થાય છેઃ જ્યાં V1 અને V2 એ અનુક્રમે પ્રથમ અને બીજા લેન્સની સામગ્રીની એબ્બે સંખ્યાઓ છે. અબે સંખ્યાઓ હકારાત્મક હોવાથી, સ્થિતિને પહોંચી વળવા માટે ફોકલ લંબાઈમાંથી એક નકારાત્મક હોવી જોઈએ, એટલે કે, ડાઇવર્જિંગ લેન્સ. ડબલ્ટ એફની એકંદર ફોકલ લંબાઈ સંપર્કમાં રહેલા પાતળા લેન્સ માટે પ્રમાણભૂત સૂત્ર દ્વારા આપવામાં આવે છેઃ અને ઉપરોક્ત સ્થિતિ સુનિશ્ચિત કરે છે કે આ વાદળી અને લાલ ફ્રોનહોફર એફ અને સી રેખાઓ (અનુક્રમે 486.1 nm અને 656.3 nm) પર પ્રકાશ માટે ડબલ્ટની ફોકલ લંબાઈ હશે. અન્ય દૃશ્યમાન તરંગલંબાઇ પર પ્રકાશ માટે કેન્દ્રીય લંબાઈ સમાન હશે પરંતુ આની બરાબર સમાન નહીં હોય. યોગ્ય લેન્સ પાવર પસંદ કરવામાં આવ્યો છે તેની ખાતરી કરવા માટે ડ્યુક્રોમ આંખ પરીક્ષણ દરમિયાન રંગીન વિચલનનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. દર્દીને લાલ અને લીલી છબીઓ સાથે સામનો કરવામાં આવે છે અને પૂછવામાં આવે છે કે કઈ વધુ તીક્ષ્ણ છે. જો પ્રિસ્ક્રિપ્શન યોગ્ય હોય, તો કોર્નિયા, લેન્સ અને નિર્ધારિત લેન્સ રેટિનાની બરાબર આગળ અને પાછળ લાલ અને લીલા તરંગલંબાઇ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરશે, જે સમાન તીક્ષ્ણતા દર્શાવે છે. જો લેન્સ ખૂબ શક્તિશાળી અથવા નબળો હોય, તો પછી એક રેટિના પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરશે, અને અન્ય સરખામણીમાં વધુ અસ્પષ્ટ હશે. બાજુની રંગીન વિચલનના દેખાવને ઘટાડવા માટે છબી પ્રક્રિયા કેટલાક સંજોગોમાં, ડિજિટલ પોસ્ટ-પ્રોસેસિંગમાં રંગીન વિચલનની કેટલીક અસરોને સુધારવી શક્ય છે. જો કે, વાસ્તવિક દુનિયાના સંજોગોમાં, રંગીન વિચલન કેટલાક છબીની વિગતવાર કાયમી નુકસાનમાં પરિણમે છે. છબી બનાવવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતી ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમનું વિગતવાર જ્ઞાન કેટલાક ઉપયોગી સુધારા માટે પરવાનગી આપી શકે છે. આદર્શ પરિસ્થિતિમાં, બાજુની રંગીન વિચલનને દૂર કરવા અથવા સુધારવા માટે પ્રક્રિયા પછીની પ્રક્રિયામાં ફ્રિંજ્ડ કલર ચેનલોને સ્કેલિંગ અથવા ફ્રિંજ્ડ ચેનલોના કેટલાક સ્કેલ્ડ વર્ઝનને બાદ કરવાનો સમાવેશ થાય છે, જેથી તમામ ચેનલો અંતિમ છબીમાં અવકાશી રીતે એકબીજાને યોગ્ય રીતે ઓવરલેપ કરે. કારણ કે રંગીન વિચલન જટિલ છે (ફોકલ લંબાઈ વગેરે સાથેના તેના સંબંધને કારણે). કેટલાક કેમેરા ઉત્પાદકો લેન્સ-વિશિષ્ટ રંગીન વિચલન દેખાવ ઘટાડવાની તકનીકોનો ઉપયોગ કરે છે. લગભગ દરેક મુખ્ય કેમેરા ઉત્પાદક ઇન-કેમેરા અને તેમના માલિકીના સોફ્ટવેર દ્વારા રંગીન વિચલન સુધારણાના અમુક સ્વરૂપને સક્ષમ કરે છે. પીટીલેન્સ જેવા થર્ડ પાર્ટી સોફ્ટવેર ટૂલ્સ પણ કેમેરા અને લેન્સના તેમના મોટા ડેટાબેઝ સાથે જટિલ રંગીન વિચલન દેખાવ ઘટાડવામાં સક્ષમ છે. વાસ્તવમાં, સૈદ્ધાંતિક રીતે સંપૂર્ણ પ્રક્રિયા પછીના રંગીન વિચલનમાં ઘટાડો-દૂર કરવાની-સુધારણા પ્રણાલીઓ પણ છબીની વિગતમાં વધારો કરતી નથી તેમજ રંગીન વિચલન માટે ઓપ્ટિકલી સારી રીતે સુધારવામાં આવતા લેન્સમાં નીચેના કારણોસર વધારો થાય છેઃ રીસકેલિંગ માત્ર બાજુની રંગીન વિચલનને લાગુ પડે છે પરંતુ ત્યાં સમાંતર રંગીન વિચલન પણ હોય છે. વ્યક્તિગત રંગ ચેનલોને દૂર કરવાથી મૂળ છબીમાંથી રીઝોલ્યુશનની ખોટ થાય છે. મોટાભાગના કેમેરા સેન્સર માત્ર થોડા અને અલગ (દા. ત., આરજીબી) રંગ ચેનલોને જ કેપ્ચર કરે છે પરંતુ રંગીન વિચલન અલગ નથી અને પ્રકાશ વર્ણપટમાં થાય છે. ડિજિટલ કેમેરા સેન્સરમાં ઉપયોગમાં લેવાતા રંગો ખૂબ કાર્યક્ષમ નથી તેથી ક્રોસ-ચેનલ રંગ દૂષિત થાય છે. ઉપરોક્ત ચોક્કસ દ્રશ્ય સાથે નજીકથી સંબંધિત છે જે કેપ્ચર કરવામાં આવે છે તેથી કોઈ પણ પ્રોગ્રામિંગ અને કેપ્ચરિંગ સાધનોનું જ્ઞાન (દા. ત., કેમેરા અને લેન્સ ડેટા) આ મર્યાદાઓને દૂર કરી શકશે નહીં. ફોટોગ્રાફી "જાંબલી ફ્રિંજિંગ" શબ્દનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ફોટોગ્રાફીમાં થાય છે, જો કે તમામ જાંબલી ફ્રિંજિંગને રંગીન વિચલનને આભારી ન ગણી શકાય. હાઇલાઇટ્સની આસપાસ સમાન રંગીન ફ્રિંજિંગ પણ લેન્સની જ્વાળાથી થઈ શકે છે. હાઇલાઇટ્સ અથવા શ્યામ પ્રદેશોની આસપાસ રંગીન ફ્રિંજિંગ વિવિધ રંગો માટેના રીસેપ્ટર્સને કારણે હોઈ શકે છે જે વિવિધ ગતિશીલ શ્રેણી અથવા સંવેદનશીલતા ધરાવે છે-તેથી એક અથવા બે રંગ ચેનલોમાં વિગતવાર સાચવી રાખે છે, જ્યારે અન્ય ચેનલ અથવા ચેનલોમાં "ફૂંકાય છે" અથવા નોંધણી કરવામાં નિષ્ફળ જાય છે. ડિજિટલ કેમેરા પર, ચોક્કસ ડિમોસાઇઝિંગ અલ્ગોરિધમ આ સમસ્યાના સ્પષ્ટ પ્રમાણને અસર કરે તેવી શક્યતા છે. આ ફ્રિંજિંગનું બીજું કારણ દરેક સીસીડી પિક્સેલ માટે વધુ પ્રકાશ એકત્રિત કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા ખૂબ જ નાના માઇક્રોલેન્સમાં રંગીન વિચલન છે; કારણ કે આ લેન્સ લીલા પ્રકાશને યોગ્ય રીતે કેન્દ્રિત કરવા માટે ટ્યુન કરવામાં આવે છે, લાલ અને વાદળીનું ખોટું ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવાથી હાઇલાઇટ્સની આસપાસ જાંબલી ફ્રિંજિંગમાં પરિણમે છે. આ સમગ્ર ફ્રેમમાં એક સમાન સમસ્યા છે, અને કોમ્પેક્ટ કેમેરામાં ઉપયોગમાં લેવાતા ખૂબ જ નાના પિક્સેલ પિચ સાથે સીસીડીમાં વધુ સમસ્યા છે. કેટલાક કેમેરા, જેમ કે પેનાસોનિક લુમિક્સ શ્રેણી અને નવા નિકોન અને સોની ડીએસએલઆર, ખાસ કરીને તેને દૂર કરવા માટે રચાયેલ પ્રક્રિયા પગલું ધરાવે છે. ડિજિટલ કેમેરાનો ઉપયોગ કરીને લેવામાં આવેલા ફોટોગ્રાફ્સ પર, ખૂબ જ નાના હાઇલાઇટ્સમાં વારંવાર રંગીન વિચલન હોય તેવું દેખાઈ શકે છે, જ્યાં હકીકતમાં અસર એ છે કે હાઇલાઇટ ઇમેજ ત્રણેય રંગ પિક્સેલ્સને ઉત્તેજીત કરવા માટે ખૂબ નાની છે, અને તેથી તે ખોટા રંગ સાથે રેકોર્ડ કરવામાં આવે છે. આ તમામ પ્રકારના ડિજિટલ કેમેરા સેન્સર સાથે ન પણ થઈ શકે. ફરીથી, ડી-મોઝેસિંગ અલ્ગોરિધમ સમસ્યાના સ્પષ્ટ પ્રમાણને અસર કરી શકે છે. કાળા અને સફેદ ફોટોગ્રાફી રંગીન વિચલન પણ કાળા અને સફેદ ફોટોગ્રાફીને અસર કરે છે. ફોટોગ્રાફમાં કોઈ રંગો ન હોવા છતાં, રંગીન વિચલન છબીને ઝાંખી પાડશે. તેને સાંકડી પટ્ટીવાળા રંગ ફિલ્ટરનો ઉપયોગ કરીને અથવા એક જ રંગની ચેનલને કાળા અને સફેદમાં રૂપાંતરિત કરીને ઘટાડી શકાય છે. જોકે, આ માટે લાંબા સમય સુધી સંપર્કમાં રહેવાની જરૂર પડશે (અને પરિણામી છબીમાં ફેરફાર થશે). (આ માત્ર પંચવર્ણીય કાળા અને સફેદ રંગની ફિલ્મ માટે સાચું છે, કારણ કે ઓર્થોક્રોમેટિક ફિલ્મ પહેલેથી જ માત્ર મર્યાદિત સ્પેક્ટ્રમ માટે સંવેદનશીલ છે.) ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી રંગીન વિચલન પણ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપીને અસર કરે છે, જો કે વિવિધ કેન્દ્ર બિંદુઓ ધરાવતા વિવિધ રંગોને બદલે, વિવિધ ઇલેક્ટ્રોન ઊર્જામાં વિવિધ કેન્દ્ર બિંદુઓ હોઈ શકે છે. આ પણ જુઓ એક્રોમેટિક ટેલિસ્કોપ કૂક ટ્રિપલેટ સુપરક્રોમેટ ક્રોમોસ્ટેરોપ્સિસ-રંગોના સંદર્ભોના રંગીન વિચલન સિદ્ધાંતને કારણે સ્ટીરિયો વિઝ્યુઅલ ઇફેક્ટ્સ લેન્સ ડિઝાઇનમાં રંગીન વિચલનને સુધારવા માટે બાહ્ય કડીઓ પદ્ધતિઓ પોલ વાન વાલ્રી પેનો ટૂલ્સ દ્વારા રંગીન વિચલનનું સમજૂતી વિકિ લેખ રંગીન વિચલન વિશે વીડિયો ગેમ્સમાં ભૌમિતિક ઓપ્ટિક્સ છબી ખામીઓમાં ઉપયોગ