Кратко — какие аберрации и конструктивные ограничения дают резкий центр, но размытие/искажение по краям, и как это минимизируют.

1) Основные виновники (симптомы и механизм)

Полевая кривизна (field curvature): плоскость наилучшего фокуса изогнута, а сенсор плоский → при фокусе в центре по краям возникает дефокус (размытие). Астигматизм: тангенциальная и сагиттальная фокусы разнесены по расстоянию; точка превращается в линию в периферии → растяжение/смазывание в определённом направлении. Кома (коматическая аберрация): асимметричное «хвостовое» размытие для сильно оф‑осевых точек — заметно как комета по краю. Хроматическая аберрация:
продольная (axial): разные длины волн фокусируются на разных расстояниях → цветное «мыло» и потеря контраста по всему полю; латеральная: различие увеличения для длин волн → цветные каймы по краям (особенно при широком угле). Сферическая аберрация: в первую очередь портит центр (если не скорректирована); при хорошей центральной резкости её обычно исправляют, поэтому не главный в типичном кейсе «центр резкий, края — нет». Дисторсия (barrel/pincushion): геометрическое искажение форм (не обязательно размытие), но визуально воспринимается как «искажение по краям».

2) Почему это особенно заметно в смартфонах (конструктивные ограничения)

Очень короткое фокусное расстояние и большой угол поля → аберрации сильнее растут с полем. Ограничение по длине системы и массе → мало оптических элементов и тонкие радиусы; часто используют пластиковые формованные линзы с ограниченными возможностями коррекции. Большая относительная апертура (малое число f‑) и малый размер пикселя → компромисс между аберрацией и дифракцией/шумом. Пример: открытие (f/1.8) повышает аберрации на краях. Высокие требования к себестоимости и точности сборки → допускаются небольшие декентрация/наклоны, которые усилят астигматизм/кому.

3) Как минимизируют на стадии проектирования (оптические методы)

Асферические поверхности: одна из главных мер — коррекция сферической и уменьшение комы/астигматизма с меньшим числом элементов. Многогрупповая оптика и сложные стеклянные сплавы: добавление элементов с разными (n) и дисперсией (ED/low‑dispersion) или использование ахроматов для снижения хроматической аберрации. Оптимизация формы и расположения элементов (ray‑trace + глобальная оптимизация, мини­мизируют Сеидель‑коэффициенты или Zernike‑компоненты аберраций). Плоско‑полевая коррекция: введение «field‑flattener» элементов или компоновка так, чтобы минимизировать Петцваль‑кривизну (Petzval). Апертурное управление: уменьшение эффективной апертуры (диафрагма) снижает сферическую/коматическую компоненты (trade‑off с глубиной резкости и дифракцией). GRIN‑элементы и дифрактивные оптики: позволяют комбинировать коррекцию по форме и дисперсии в компактном объёме. Высокая точность сборки и центрирования, термостабильность: чтобы не вносить дополнительные аберрации из декентрации/наклонов.

4) Как дополняют оптику — программные методы (в смартфонах важны)

Калибровка и коррекция геометрической дисторсии и латеральной хроматики по картам (remap + per‑channel warping). Деградация/дебайринг и локальная резкость (deconvolution/PSF‑shaping) для компенсации периферийного размытия. Слияние данных с несколькими камерами/кадрами (computational photography) для улучшения разрешения и коррекции цветовой аберрации.

5) Практические признаки и быстрый диагноз

Цветные каймы по краю → латераль/продольная хроматическая аберрация. Точки превращаются в линии разной ориентации → астигматизм. Центр в фокусе, краевой боксер‑подобный размыв + «кометы» у оф‑осевых точек → полевая кривизна + кома. Мощные искажения форм (изгиб прямых) без сильного размытия → дисторсия.

6) Итог (рецепт инженерного решения)

В проекции смартфона: сочетание асферических элементов, одной/двух низкодисперсных линз, оптимизация расположения стопа и поля, и программная пост‑обработка. Баланс между количеством элементов, стоимостью и дифракционно‑аберрационной компромиссной апертурой.

Если нужно, могу кратко сопоставить каждый аберрационный симптом с видимыми артефактами на конкретном фото и предложить набор аппаратных/ПО‑мер для исправления.