distorsión

La distorsión es una aberración óptica en la que la magnificación de un sistema óptico varía con la distancia desde el eje óptico. En una imagen sin distorsión, las líneas rectas en el espacio del objeto permanecen rectas en el plano de la imagen; cuando hay distorsión, estas líneas se curvan hacia afuera (distorsión de cojín) o hacia adentro (distorsión de barril). El efecto se vuelve más pronunciado hacia los bordes del campo de visión, mientras que el centro típicamente permanece relativamente sin distorsión.

Las dos formas clásicas son barril y cojín. La distorsión de barril, común en lentes gran angular y diseños de ojo de pez, hace que las líneas rectas se curven hacia afuera, haciendo que la imagen parezca abultada. La distorsión de cojín, a menudo vista en teleobjetivos y lentes de zoom, curva las líneas rectas hacia el centro. Ambas resultan de la variación de la magnificación radial en función del ángulo de campo. Los diseños modernos de lentes compuestas pueden introducir distorsión de bigote, una forma mixta donde un eje muestra características de barril y el eje perpendicular muestra cojín.

Fuentes y medición

La distorsión surge principalmente de grupos de lentes asimétricos y de un espaciado desigual entre las superficies ópticas. En una lente positiva simple, los rayos de luz que pasan a través de las zonas exteriores se refractan con más fuerza que los rayos paraxiales, causando la característica curvatura de barril. La magnitud se cuantifica como un porcentaje: la diferencia entre la posición real e ideal de la imagen, dividida por la posición ideal, multiplicada por 100. Una lente de zoom en gran angular podría exhibir de 3 a 5 por ciento de distorsión de barril; en teleobjetivo, una distorsión de cojín de 1 a 2 por ciento es típica.

La distorsión difiere de otras aberraciones porque no desenfoca la imagen ni reduce la nitidez, solo desplaza la posición de los puntos. Esto la hace casi invisible en la visualización casual, pero crítica en aplicaciones de imagen de precisión. En fotogrametría, metrología y calibración de cámaras, la distorsión debe medirse y compensarse matemáticamente. Los diseñadores de lentes utilizan software de trazado de rayos para predecir y equilibrar la distorsión con otras aberraciones; la eliminación completa en un campo amplio rara vez es posible sin sacrificar el rendimiento en otras áreas.

Las cámaras digitales modernas y los sistemas de visión artificial a menudo aplican corrección de distorsión en el firmware o software utilizando parámetros de calibración medidos. Las lentes gran angular de los teléfonos inteligentes aceptan deliberadamente de 5 a 10 por ciento de distorsión de barril como una compensación por el campo de visión y la compacidad; la corrección se aplica después de la captura. En contraste, la óptica de precisión para la medición de coordenadas o la imagen astronómica exige una distorsión inferior al 0,5 por ciento para mantener la precisión geométrica.