Różne rodzaje wad obiektywu

Soczewki wypukłe odegrały ważną rolę w odkryciach naukowych. Teleskopy umożliwiły naukowcom obserwację odległych ciał niebieskich. Dzięki mikroskopom naukowcy odkryli podstawowe składniki życia. Dzięki kamerze odkrywcy uzyskali trwały zapis swoich odkryć w świecie przyrody. Soczewka wypukła jest głównym elementem tych trzech instrumentów. Soczewka wypukła, choć niezawodna, ma wady wewnętrzne, z którymi borykali się producenci instrumentów.

Podwójna soczewka wypukła to obiekt w kształcie dysku wykonany z materiałów takich jak szkło lub plastik. Jeśli jest właściwie skonstruowany, każda z dwóch stron tego dysku wybrzuszy się w regularną krzywiznę, tworząc przekrój kuli. Kiedy równoległe promienie światła padają na tę soczewkę prostopadle do płaszczyzny dysku, soczewka załamuje lub zagina te promienie światła, tak że skupiają się. Soczewka, która skutecznie skupia światło, tworzy wyraźne obrazy i umiejętnie spełnia swoją rolę w teleskopie, mikroskopie czy aparacie. Jeśli jednak obiektyw ma wady konstrukcyjne, takie jak niewłaściwa krzywizna lub materiał, który nie jest idealnie jednorodny, obrazy proporcjonalnie ucierpią.

Światło padające na różne obszary sferycznej powierzchni soczewki nie spotka się dokładnie w tym samym miejscu. Promienie uderzające w soczewkę znajdującą się najdalej od środka ogniskują się nieco bliżej soczewki niż promienie, niż uderzają w soczewkę w pobliżu jej środka. Ta nieodłączna wada soczewek sferycznych, zwana aberracją sferyczną, powoduje rozmycie obrazu. Zablokowanie krawędzi obiektywu zapewnia lepszą ostrość. W wielu instrumentach umiejętne łączenie różnych soczewek prawie eliminuje aberrację sferyczną.

Aberracja chromatyczna wynika z faktu, że soczewka załamuje lub załamuje niektóre barwy światła ostrzej niż inne. Soczewka załamuje promienie fioletowego światła ostrzej niż zielone, a czerwień ulega jeszcze mniejszemu załamaniu. W rezultacie obiektyw ma tendencję do rozdzielania światła białego na kolory składowe, co daje kolorową aureolę. Anglik John Dollond rozwiązał problem przez wynalezienie dubletu achromatycznego, kombinacji dwie soczewki z różnych materiałów szklanych, w których jeden rodzaj szkła korygował aberrację chromatyczną inny.

Aberracja komatyczna występuje, gdy promienie świetlne z pewnej odległości padają na soczewkę pod kątem, a nie prostopadle do płaszczyzny jej dysku. Rezultatem jest postać przypominająca kometę z ogonem. Właściwe szlifowanie soczewki eliminuje ten problem. Termin „aberracja chromatyczna” pochodzi od słowa „koma”, które oznacza błyszczącą kulę otaczającą jądro komety.