На самом деле не существует такого понятия, как «теоретически совершенная» прямолинейная линза с идеально плоским полем фокуса и без геометрических искажений. Даже объектив, который идеально соответствует своему проекту, не продемонстрировал бы такого совершенства. Теоретическая тонкая линза демонстрирует кривизну поля, а также некоторые другие аберрации . Различные корректирующие элементы, используемые для исправления этих аберраций, приводят к тому, что поле фокусировки больше похоже на лапшу из лазаньи, чем на плоскую плоскость. В очень высококачественном объективе с плоским полем лапша лазаньи имеет почти плоскость, но в ней все еще есть некоторые волны. Составные линзы также имеют геометрические искажения.
Другими словами, геометрические искажения не вызваны нашей неспособностью изготовить объектив, который идеально соответствует его проекту. Искажение присуще конструкции самого объектива и свойствам преломляющей оптики и видимого света. Не существует теоретического способа идеально исправить все геометрические искажения на всех длинах волн видимого света одновременно. Это связано с тем, что одни и те же преломляющие линзы будут изгибаться на разных длинах волн видимого света в несколько разных количествах. Если мы сделаем линзу, идеально подходящую для одной длины волны, длина волны, длиннее и короче оптимальной длины волны, все равно будут демонстрировать такие аберрации, как хроматические аберрации, которые представляют собой разницу в увеличении из-за различий в длинах волн, для этой конструкции линзы. Небольшая разница в увеличении для разных длин волн видимого света через одни и те же линзовые элементы - это то, что создает многие из классических аберраций линзы, которые уменьшают «резкость» линзы.
Геометрическое искажение корректируется в большей или меньшей степени в зависимости от конкретной конструкции объектива. Искажение линзы приводит к тому, что элементы в частях поля зрения линзы увеличиваются в большей или меньшей степени, чем в других частях поля зрения. Если центр увеличивается больше, чем окружающие края и углы, то мы называем это искажение бочки , потому что оно похоже на сторону старой деревянной бочки, которая выпирает в центре. Если центр увеличен меньше, чем края, то мы называем это искажение подушечки , потому что оно напоминает подушку, используемую швеями. Есть случаи, когда есть смесь обоих типов искажения, и мы обычно называем это искажение усов .
Хотя мы обычно не ссылаемся на различные увеличения в разных областях поля зрения объектива из-за геометрических искажений как на разные фокусные расстояния, это то, что происходит, и его можно измерить.
DxO Mark демонстрирует это на графике «Профиль искажения». Вертикальная ось - это «реальное фокусное расстояние» в миллиметрах. Горизонтальная ось - это положение от центра поля зрения объектива слева до края справа. Эти три объектива демонстрируют бочкообразное искажение, когда линзы увеличиваются до 24 мм. Обратите внимание, что центр двух из трех линз имеет увеличение вправо на 24 мм, но увеличение уменьшается до 23 мм по краям. Другая линза начинается посередине с 24,5 мм и опускается примерно до 23,5 мм по краю.
На другом конце диапазонов фокусных расстояний эти три объектива демонстрируют искажение подушкообразной формы, что довольно типично для зум-объективов. Обратите внимание, что объектив 24-70 увеличивается только от 67 мм до 68,5 мм от центра к краю. Каждая из двух линз 24-105 увеличивается немного больше, примерно с 105 мм до 108 мм и с 103 мм до примерно 107 мм.
Как правило, прямолинейные зум-объективы обычно демонстрируют большее геометрическое искажение, чем прямолинейные простые линзы, особенно в крайних диапазонах фокусных расстояний. Даже самые дорогие зум-объективы демонстрируют большее геометрическое искажение, чем многие хорошо спроектированные и недорогие объективы. Чем больше соотношение между самым коротким и самым длинным фокусным расстоянием зум-объектива, тем сложнее контролировать искажения на обоих концах диапазона фокусных расстояний. Коррекция этого больше на одном конце диапазона фокусного расстояния имеет тенденцию ухудшать это на другом. Это особенно верно для объективов, которые имеют дизайн retrofocus в широком конце диапазона фокусных расстояний и переходят к проекторам телефото с их более длинными фокусными расстояниями. Это, наряду с более узкими максимальными значениями диафрагмы, является одним из самых больших недостатков зум-объективов «все в одном» с очень большим соотношением, таких как объектив 18–300 мм.