Chromatic aberration
آپٹکس میں، کرومیٹک ابریشن (سی اے)، جسے کرومیٹک ڈسٹورشن اور اسپیروکرومیٹزم بھی کہا جاتا ہے، لینس کی تمام رنگوں کو ایک ہی نقطہ پر مرکوز کرنے میں ناکامی ہے۔ یہ منتشر ہونے کی وجہ سے ہوتا ہے: لینس کے عناصر کا ریفریکٹیو انڈیکس روشنی کی طول موج کے ساتھ مختلف ہوتا ہے۔ زیادہ تر شفاف مواد کا ریفریکٹیو انڈیکس بڑھتی ہوئی طول موج کے ساتھ کم ہوتا جاتا ہے۔ چونکہ لینس کی فوکل لمبائی ریفریکٹیو انڈیکس پر منحصر ہوتی ہے، اس لیے ریفریکٹیو انڈیکس میں یہ تغیر فوکسنگ کو متاثر کرتا ہے۔ رنگین انحراف خود کو حدود کے ساتھ رنگ کے "کنارے" کے طور پر ظاہر کرتا ہے جو تصویر کے سیاہ اور روشن حصوں کو الگ کرتے ہیں۔ کرومیٹک انحراف کی دو قسمیں ہیں: محوری (طول البلد)، اور ٹرانسورس (لیٹرل)۔ محوری انحراف اس وقت ہوتا ہے جب روشنی کی مختلف طول موج لینس سے مختلف فاصلے پر مرکوز ہوتی ہیں (فوکس شفٹ)۔ لمبی فوکل لمبائی پر لانگٹیوڈینل انحراف عام ہے۔ ٹرانسورس ابریشن اس وقت ہوتا ہے جب مختلف طول موج فوکل پلین میں مختلف پوزیشنوں پر مرکوز ہوتی ہیں، کیونکہ لینس کی وسعت اور/یا مسخ بھی طول موج کے ساتھ مختلف ہوتی ہے۔ ٹرانسورس انحراف مختصر فوکل لمبائی پر عام ہے۔ مبہم مخفف ایل سی اے بعض اوقات طول البلد یا لیٹرل کرومیٹک انحراف کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ کرومیٹک انحراف کی دو اقسام کی مختلف خصوصیات ہیں، اور یہ ایک ساتھ ہو سکتی ہیں۔ محوری سی اے پوری تصویر میں پایا جاتا ہے اور اس کی وضاحت نظری انجینئروں، آپٹومیٹرسٹس، اور ڈایپٹرز میں وژن سائنسدانوں کے ذریعہ کی جاتی ہے۔ اسے نیچے روک کر کم کیا جا سکتا ہے، جس سے میدان کی گہرائی میں اضافہ ہوتا ہے تاکہ اگرچہ مختلف طول موج مختلف فاصلے پر مرکوز ہوں، پھر بھی وہ قابل قبول توجہ مرکوز میں ہوں۔ ٹرانسورس سی اے تصویر کے مرکز میں نہیں ہوتا ہے اور کنارے کی طرف بڑھتا ہے۔ رکنے سے اس پر اثر نہیں پڑتا۔ ڈیجیٹل سینسرز میں، محوری سی اے کے نتیجے میں سرخ اور نیلے طیاروں کو ڈی فوکس کیا جاتا ہے (یہ فرض کرتے ہوئے کہ سبز طیارہ فوکس میں ہے)، جس کا علاج پوسٹ پروسیسنگ میں نسبتا مشکل ہے، جبکہ ٹرانسورس سی اے کے نتیجے میں سرخ، سبز اور نیلے طیاروں میں مختلف میگنفکیشنز ہوتے ہیں (میگنیفیکیشن ریڈیائی کے ساتھ بدلتی ہے، جیسا کہ ہندسی مسخ میں ہوتا ہے)، اور طیاروں کو مناسب طریقے سے ریڈیئل اسکیلنگ کے ذریعے درست کیا جا سکتا ہے تاکہ وہ قطار میں کھڑے ہوں۔ کم سے کم لینس کے ابتدائی استعمال میں، جہاں ممکن ہو لینس کی فوکل لمبائی میں اضافہ کرکے کرومیٹک انحراف کو کم کیا گیا۔ مثال کے طور پر، اس کے نتیجے میں 17 ویں صدی کی بہت لمبی فضائی دوربینوں جیسی انتہائی لمبی دوربینوں کا نتیجہ نکل سکتا ہے۔ سفید روشنی کے رنگوں کے سپیکٹرم پر مشتمل ہونے کے بارے میں آئزک نیوٹن کے نظریات نے انہیں اس نتیجے پر پہنچایا کہ روشنی کے ناہموار اضطراب کی وجہ سے رنگین انحراف ہوا (جس کی وجہ سے وہ 1668 میں پہلی عکاسی کرنے والی دوربین، اپنی نیوٹنین دوربین، بنانے پر مجبور ہوئے۔) جدید دوربینوں کے ساتھ ساتھ دیگر کیٹوپٹرک اور کیٹاڈیوپٹرک نظام، آئینے کا استعمال جاری رکھے ہوئے ہیں، جن میں کوئی رنگین انحراف نہیں ہے۔ ایک نقطہ موجود ہے جسے کم سے کم الجھن کا دائرہ کہا جاتا ہے، جہاں رنگین انحراف کو کم سے کم کیا جا سکتا ہے۔ اسے آکرومیٹک لینس یا آکرومیٹ کا استعمال کرکے مزید کم کیا جا سکتا ہے، جس میں مختلف منتشر مواد کو ایک مرکب لینس بنانے کے لیے اکٹھا کیا جاتا ہے۔ سب سے عام قسم ایک آکرومیٹک ڈبلٹ ہے، جس میں تاج اور فلنٹ گلاس سے بنے عناصر ہوتے ہیں۔ یہ طول موج کی ایک مخصوص حد پر رنگین انحراف کی مقدار کو کم کرتا ہے، حالانکہ یہ کامل اصلاح پیدا نہیں کرتا ہے۔ مختلف ساخت کے دو سے زیادہ لینس کو یکجا کرنے سے، اصلاح کی ڈگری کو مزید بڑھایا جا سکتا ہے، جیسا کہ اپاکرومیٹک لینس یا اپاکرومیٹ میں دیکھا جاتا ہے۔ نوٹ کریں کہ "آکرومیٹ" اور "اپکرومیٹ" سے مراد اصلاح کی قسم (2 یا 3 طول موج صحیح طریقے سے مرکوز) ہے، نہ کہ ڈگری (دیگر طول موج کتنی غیر مرکوز ہیں)، اور کافی کم منتشر شیشے سے بنا ایکرومیٹ زیادہ روایتی شیشے سے بنے آکرومیٹ کے مقابلے میں نمایاں طور پر بہتر اصلاح حاصل کر سکتا ہے۔ اسی طرح، اپاکرومیٹس کا فائدہ صرف یہ نہیں ہے کہ وہ تین طول موج کو تیزی سے مرکوز کرتے ہیں، بلکہ یہ کہ دیگر طول موج پر ان کی غلطی بھی کافی کم ہے۔ رنگین انحراف کو کم کرنے کے لیے شیشے کی کئی اقسام تیار کی گئی ہیں۔ یہ کم منتشر شیشے ہیں، خاص طور پر، فلورائٹ پر مشتمل شیشے۔ ان ہائبرڈائزڈ شیشوں میں نظری بازی کی سطح بہت کم ہوتی ہے۔ ان مادوں سے بنے صرف دو مرتب شدہ لینس اعلی سطح کی اصلاح کر سکتے ہیں۔ آکرومیٹس کا استعمال نظری خوردبین اور دوربینوں کی ترقی میں ایک اہم قدم تھا۔ آکرومیٹک ڈبلٹس کا ایک متبادل ڈفریکٹیو آپٹیکل عناصر کا استعمال ہے۔ ڈفریکٹیو آپٹیکل عناصر آپٹیکل مواد کے نمونے سے صوابدیدی پیچیدہ لہر کے محاذ پیدا کرنے کے قابل ہوتے ہیں جو بنیادی طور پر چپٹے ہوتے ہیں۔ ڈفریکٹیو آپٹیکل عناصر میں منفی بازی کی خصوصیات ہوتی ہیں، جو آپٹیکل شیشوں اور پلاسٹک کے مثبت ابی نمبروں کی تکمیل کرتی ہیں۔ خاص طور پر، سپیکٹرم کے مرئی حصے میں ڈفریکٹیوز کا منفی ابی نمبر −3.5 ہوتا ہے۔ ڈفریکٹیو آپٹیکل عناصر کو ڈائمنڈ ٹرننگ تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے تیار کیا جا سکتا ہے۔ رنگین انحراف کو کم کرنے کے لیے ڈفریکٹیو عناصر کا استعمال کرنے والے ٹیلی فوٹو لینس تجارتی طور پر کینن اور نیکون سے متغیر لینس کیمروں کے لیے دستیاب ہیں۔ ان میں نیکون کے 800 ملی میٹر ایف/6.3، 500 ملی میٹر ایف/5.6، اور 300 ملی میٹر ایف/4 ماڈل ("فیز فریسنل" یا پی ایف کے طور پر برانڈڈ)، اور کینن کے 800 ملی میٹر ایف/11، 600 ملی میٹر ایف/11، اور 400 ملی میٹر ایف/4 ماڈل ("ڈفریکٹیو آپٹکس" یا ڈی او کے طور پر برانڈڈ) شامل ہیں۔ وہ اسی طرح کی خصوصیات کے روایتی آپٹکس کے مقابلے میں کم وزن اور سائز پر کم رنگین انحراف کے ساتھ تیز تصاویر تیار کرتے ہیں اور عام طور پر جنگلی حیات کے فوٹوگرافروں کے ذریعہ اچھی طرح سے پہچانے جاتے ہیں۔ کرومیٹک انحراف کو کم کرنے کی ریاضی رابطے میں دو پتلی لینس پر مشتمل ڈبلٹ کے لیے، لینس کے مواد کا ابی نمبر لینس کی صحیح فوکل لمبائی کا حساب لگانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے تاکہ کرومیٹک انحراف کی اصلاح کو یقینی بنایا جا سکے۔ اگر پیلے رنگ کی Fraunhofer D-لائن (589.2 nm) پر روشنی کے لیے دو لینس کی فوکل لمبائی f1 اور f2 ہے، تو اس حالت کے لیے بہترین اصلاح ہوتی ہے: جہاں V1 اور V2 بالترتیب پہلے اور دوسرے لینس کے مواد کے ابی نمبر ہیں۔ چونکہ آبے نمبر مثبت ہوتے ہیں، اس لیے حالت کو پورا کرنے کے لیے فوکل لمبائی میں سے ایک منفی ہونا چاہیے، یعنی ایک ڈائیورجنگ لینس۔ ڈبلٹ ایف کی مجموعی فوکل لمبائی رابطے میں پتلی لینس کے معیاری فارمولے کے ذریعے دی جاتی ہے: اور مندرجہ بالا شرط اس بات کو یقینی بناتی ہے کہ یہ نیلے اور سرخ فرونہوفر ایف اور سی لائنوں (بالترتیب 486.1 nm اور 656.3 nm) پر روشنی کے لیے ڈبلٹ کی فوکل لمبائی ہوگی۔ دیگر مرئی طول موج پر روشنی کے لیے فوکل لمبائی ایک جیسی ہوگی لیکن بالکل اس کے برابر نہیں ہوگی۔ ڈوکروم آئی ٹیسٹ کے دوران کرومیٹک ابریشن کا استعمال کیا جاتا ہے تاکہ یہ یقینی بنایا جا سکے کہ عینک کی صحیح طاقت کا انتخاب کیا گیا ہے۔ مریض کا سامنا سرخ اور سبز رنگ کی تصاویر سے کیا جاتا ہے اور پوچھا جاتا ہے کہ کون سی زیادہ تیز ہے۔ اگر نسخہ درست ہے، تو کارنیا، لینس اور تجویز کردہ لینس سرخ اور سبز طول موج کو ریٹنا کے بالکل سامنے اور پیچھے مرکوز کریں گے، جو برابر تیز دکھائی دے گا۔ اگر لینس بہت زیادہ طاقتور یا کمزور ہے، تو ایک ریٹنا پر توجہ مرکوز کرے گا، اور دوسرا اس کے مقابلے میں بہت زیادہ دھندلا ہوگا۔ لیٹرل کرومیٹک انحراف کی ظاہری شکل کو کم کرنے کے لیے امیج پروسیسنگ کچھ حالات میں، ڈیجیٹل پوسٹ پروسیسنگ میں کرومیٹک انحراف کے کچھ اثرات کو درست کرنا ممکن ہے۔ تاہم، حقیقی دنیا کے حالات میں، رنگین انحراف کے نتیجے میں کچھ تصویری تفصیل کا مستقل نقصان ہوتا ہے۔ تصویر تیار کرنے کے لیے استعمال ہونے والے نظری نظام کا تفصیلی علم کچھ مفید اصلاح کی اجازت دے سکتا ہے۔ ایک مثالی صورتحال میں، لیٹرل کرومیٹک انحراف کو ہٹانے یا درست کرنے کے لیے پوسٹ پروسیسنگ میں فریجڈ کلر چینلز کو اسکیل کرنا، یا فریجڈ چینلز کے کچھ اسکیلڈ ورژن کو گھٹانا شامل ہوگا، تاکہ تمام چینلز حتمی تصویر میں ایک دوسرے کو مقامی طور پر درست طریقے سے اوورلیپ کریں۔ چونکہ رنگین انحراف پیچیدہ ہے (فوکل لمبائی وغیرہ سے اس کے تعلق کی وجہ سے) کچھ کیمرہ بنانے والے لینس کے لیے مخصوص کرومیٹک ابریشن ظاہری شکل کو کم کرنے کی تکنیک استعمال کرتے ہیں۔ تقریبا ہر بڑا کیمرہ بنانے والا ان کیمرہ اور اپنے ملکیتی سافٹ ویئر دونوں کے ذریعے کسی نہ کسی طرح کی رنگین انحراف کی اصلاح کو قابل بناتا ہے۔ تھرڈ پارٹی سافٹ ویئر ٹولز جیسے پی ٹی لینس بھی کیمروں اور لینس کے اپنے بڑے ڈیٹا بیس کے ساتھ پیچیدہ رنگین انحراف کی ظاہری شکل کو کم کرنے کی صلاحیت رکھتے ہیں۔ حقیقت میں، نظریاتی طور پر کامل پوسٹ پروسیسنگ پر مبنی کرومیٹک انحراف میں کمی-ہٹانے-اصلاح کے نظام بھی تصویر کی تفصیل میں اضافہ نہیں کرتے ہیں اور ساتھ ہی ایک ایسا لینس جو کرومیٹک انحراف کے لیے آپٹیکل طور پر اچھی طرح سے درست کیا جاتا ہے، مندرجہ ذیل وجوہات کی بناء پر: ریسکیلنگ صرف لیٹرل کرومیٹک انحراف پر لاگو ہوتی ہے لیکن اس میں لانگٹیوڈینل کرومیٹک انحراف بھی ہوتا ہے۔ انفرادی رنگین چینلز کو بازیافت کرنے کے نتیجے میں اصل تصویر سے ریزولوشن کا نقصان ہوتا ہے۔ زیادہ تر کیمرہ سینسر صرف چند اور مجرد (مثال کے طور پر، آر جی بی) رنگین چینلز کو پکڑتے ہیں لیکن کرومیٹک انحراف مجرد نہیں ہوتا ہے اور روشنی کے سپیکٹرم میں ہوتا ہے۔ رنگ کو پکڑنے کے لیے ڈیجیٹل کیمرے کے سینسرز میں استعمال ہونے والے رنگ بہت موثر نہیں ہوتے ہیں لہذا کراس چینل رنگ آلودہ ہوتے ہیں۔ مذکورہ بالا کا اس مخصوص منظر سے گہرا تعلق ہے جو پکڑا گیا ہے لہذا کوئی بھی پروگرامنگ اور کیپچرنگ آلات کا علم (جیسے کیمرہ اور لینس ڈیٹا) ان حدود پر قابو نہیں پا سکتا ہے۔ فوٹو گرافی "جامنی رنگ کی فرنجنگ" کی اصطلاح عام طور پر فوٹو گرافی میں استعمال ہوتی ہے، حالانکہ تمام جامنی رنگ کی فرنجنگ کو رنگین انحراف سے منسوب نہیں کیا جا سکتا۔ جھلکیوں کے ارد گرد اسی طرح کے رنگوں کا پھسلنا بھی لینس کے بھڑکنے کی وجہ سے ہو سکتا ہے۔ جھلکیوں یا تاریک علاقوں کے ارد گرد رنگین فرنگنگ مختلف رنگوں کے ریسیپٹرز کی وجہ سے ہو سکتی ہے جو مختلف متحرک رینج یا حساسیت رکھتے ہیں-اس لیے ایک یا دو رنگین چینلز میں تفصیل کو محفوظ رکھتے ہیں، جبکہ دوسرے چینل یا چینلز میں "اڑتے ہوئے" یا رجسٹر کرنے میں ناکام رہتے ہیں۔ ڈیجیٹل کیمروں پر، مخصوص ڈیموسائیسنگ الگورتھم اس مسئلے کی ظاہری ڈگری کو متاثر کرنے کا امکان ہے۔ اس فرنجنگ کی ایک اور وجہ ہر سی سی ڈی پکسل کے لیے زیادہ روشنی جمع کرنے کے لیے استعمال ہونے والے بہت چھوٹے مائکرو لینس میں کرومیٹک انحراف ہے۔ چونکہ ان لینس کو سبز روشنی کو صحیح طریقے سے فوکس کرنے کے لیے ٹیون کیا جاتا ہے، اس لیے سرخ اور نیلے رنگ کی غلط فوکسنگ کے نتیجے میں جھلکیوں کے ارد گرد جامنی رنگ کی فرنجنگ ہوتی ہے۔ یہ پورے فریم میں ایک یکساں مسئلہ ہے، اور سی سی ڈی میں بہت چھوٹی پکسل پچ کے ساتھ ایک مسئلہ ہے جیسے کہ کمپیکٹ کیمروں میں استعمال ہوتا ہے۔ کچھ کیمرے، جیسے پیناسونک لومکس سیریز اور نئے نیکون اور سونی ڈی ایس ایل آر، ایک پروسیسنگ مرحلہ پیش کرتے ہیں جو خاص طور پر اسے ہٹانے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ ڈیجیٹل کیمرے کا استعمال کرتے ہوئے لی گئی تصاویر پر، بہت چھوٹی جھلکیاں اکثر رنگین انحراف میں دکھائی دے سکتی ہیں جہاں حقیقت میں اثر اس وجہ سے ہوتا ہے کہ نمایاں تصویر تینوں رنگین پکسلز کو متحرک کرنے کے لیے بہت چھوٹی ہوتی ہے، اور اسی طرح غلط رنگ کے ساتھ ریکارڈ کی جاتی ہے۔ یہ ہر قسم کے ڈیجیٹل کیمرا سینسر کے ساتھ نہیں ہو سکتا ہے۔ ایک بار پھر، ڈی موزیسنگ الگورتھم مسئلہ کی ظاہری ڈگری کو متاثر کر سکتا ہے۔ سیاہ اور سفید فوٹو گرافی رنگین انحراف سیاہ اور سفید فوٹو گرافی کو بھی متاثر کرتا ہے۔ اگرچہ تصویر میں کوئی رنگ نہیں ہیں، رنگین انحراف تصویر کو دھندلا دے گا۔ اسے تنگ بینڈ رنگ کے فلٹر کا استعمال کرکے، یا ایک ہی رنگ کے چینل کو سیاہ اور سفید میں تبدیل کرکے کم کیا جا سکتا ہے۔ تاہم، اس کے لیے طویل نمائش کی ضرورت ہوگی (اور نتیجے میں آنے والی تصویر کو تبدیل کرے گی)۔ (یہ صرف پینکرومیٹک بلیک اینڈ وائٹ فلم کے ساتھ سچ ہے، کیونکہ آرتھوکرومیٹک فلم پہلے سے ہی صرف ایک محدود سپیکٹرم کے لیے حساس ہے۔) الیکٹران خوردبین کرومیٹک انحراف الیکٹران خوردبین کو بھی متاثر کرتا ہے، حالانکہ مختلف فوکل پوائنٹس والے مختلف رنگوں کے بجائے، مختلف الیکٹران توانائیوں کے مختلف فوکل پوائنٹس ہو سکتے ہیں۔ ایکرومیٹک دوربین کوک ٹرپلٹ سپراکرومیٹ کروموسٹریوپسس-رنگوں کے حوالہ جات کی کرومیٹک انحراف تھیوری کی وجہ سے سٹیریو بصری اثرات لینس کے ڈیزائن میں کرومیٹک انحراف کو درست کرنے کے لیے بیرونی لنکس کے طریقے پال وین والری پینو ٹولز کے ذریعے کرومیٹک انحراف کی وضاحت ویڈیو گیمز میں کرومیٹک انحراف کے استعمال کے بارے میں ویکی مضمون جیومیٹریکل آپٹکس تصویری نقائص