La curvatura de campo de Petzval , llamada así por Joseph Petzval , [1] describe la aberración óptica en la que un objeto plano normal al eje óptico (o un objeto no plano más allá de la distancia hiperfocal ) no se puede enfocar correctamente en un plano de imagen plano. [ cita requerida ] La curvatura de campo se puede corregir con el uso de un aplanador de campo , los diseños también pueden incorporar un plano focal curvo como en el caso del ojo humano para mejorar la calidad de la imagen en la superficie focal.
Consideremos un sistema de lentes de un solo elemento "ideal" en el que todos los frentes de onda planos están enfocados en un punto a una distancia f de la lente. Al colocar esta lente a una distancia f de un sensor de imagen plano, los puntos de la imagen cercanos al eje óptico estarán perfectamente enfocados, pero los rayos fuera del eje entrarán en foco antes que el sensor de imagen, y se desviarán en la proporción del coseno del ángulo que forman con el eje óptico. Esto es un problema menor cuando la superficie de la imagen es esférica, como en el ojo humano .
La mayoría de los objetivos fotográficos actuales están diseñados para minimizar la curvatura del campo, y por lo tanto tienen una longitud focal que aumenta con el ángulo del rayo. Los objetivos de longitud focal corta (ultra gran angular, gran angular y normal) por debajo de 50 mm suelen sufrir más de curvatura de campo. Los teleobjetivos suelen tener muy poca o ninguna curvatura de campo visible. [2] El objetivo Petzval es un diseño que tiene una curvatura de campo significativa; las imágenes tomadas con el objetivo son muy nítidas en el centro, pero en ángulos mayores la imagen está desenfocada. Las cámaras de película pueden doblar sus planos de imagen para compensar, particularmente cuando el objetivo está fijo y es conocido. Esto también incluye la película de placa , que aún podría doblarse ligeramente. Los sensores digitales son difíciles de doblar, aunque se han producido productos experimentales. [3] En 2016, las únicas cámaras de consumo con sensores curvos eran las Sony Cybershot KW-1 y KW-11 "selfie". [ cita requerida ] Se pueden dar forma a grandes mosaicos de sensores (necesarios de todos modos debido a los tamaños limitados de los chips) para simular una curvatura en escalas mayores. [ cita requerida ]
La curvatura del campo de Petzval es igual a la suma de Petzval sobre un sistema óptico,
donde es el radio de la i- ésima superficie y los n s son los índices de refracción en el primer y segundo lado de la superficie. [4] La curvatura de Petzval de un espejo esférico es el doble de su curvatura y el radio de Petzval de un espejo es igual a su distancia focal.
La principal forma de controlar esta aberración es insertando más elementos ópticos que contrarresten el plano focal curvado fuera del eje. Esto es especialmente importante para los diseños de lentes gran angular, ya que esta aberración es una función exponencial del ángulo fuera del eje.
Irónicamente, los dos grupos de una lente Petzval para retratos están pensados principalmente para controlar la aberración esférica y el coma, pero en realidad empeoran la curvatura del campo. Esta compensación era deseable porque, en el caso de una lente de enfoque largo , una mejor corrección de la aberración esférica y el coma permite un ajuste más rápido de la apertura , lo que es más importante que cualquier defecto de la curvatura del campo, ya que las lentes de enfoque largo tienen un ángulo de visión estrecho.
Un diafragma (iris) reduce el efecto de la curvatura del campo al reducir el círculo de confusión , pero en realidad no afecta la curvatura del plano focal. El uso de un diafragma pequeño para limitar el efecto de la curvatura del campo disminuye en gran medida el poder de recolección de luz del lente. [5]
