Vraag:
Hoeveel soorten optische aberratie zijn er in lenzen? En wat zijn ze?
spinodal
2010-07-16 11:21:03 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Iedereen hoort iets over chromatische aberratie, maar zijn er andere typen? Wat veroorzaakt ze?

Zie ook [Welke beeldkwaliteitskenmerken maken een lens goed of slecht?] (Http://photo.stackexchange.com/questions/25572/what-image-quality-characteristics-make-a-lens-good-or-bad ), die voor veel van deze representatieve foto's heeft.
Vier antwoorden:
#1
+11
jrista
2010-07-16 12:00:18 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Er zijn talloze soorten optische afwijkingen die u kunt tegenkomen bij een lens. Chromatische aberratie is er slechts een van. Sommige zijn ingrijpender, andere subtieler.

Lensflare

Waarschijnlijk de meest bekende aberratie is lensflare. Flare treedt op wanneer niet-invallend licht de lens binnenkomt en wordt gereflecteerd door de verschillende lenselementen en / of het diafragma. Als het effect sterk genoeg is, kan het heldere vlekken en strepen veroorzaken en kan het ook een nadelig effect hebben op het contrast waar het voorkomt. Overstraling wordt meestal veroorzaakt door een felle lichtbron die zich in de buurt van de scène bevindt, zoals de zon, of een helder licht dat uw scène verlicht.

U kunt schittering verminderen of elimineren door een zonnekap te gebruiken. Bij telelenzen blokkeert een ronde kap al het niet-invallende licht. Voor bredere lenzen is een bloembladvormige kap het beste, omdat deze rekening houdt met de brede vormfactor van de sensor. Lenselementen met meerdere lagen helpen om ongewenste reflecties te verminderen, en kunnen bij gebruik voor lenselementen aan de voor- en achterkant, maar vooral bij gebruik op alle interne lenselementen, de schittering aanzienlijk verminderen. Filters, die een extra glaselement zijn met hun eigen onvolkomenheden, zullen waarschijnlijk de kans op overstraling vergroten.

Ghosting

Net als bij overstraling is er sprake van ghosting licht dat van uw sensor weerkaatst, weerkaatst op het achterlenselement of -elementen en terugkeert naar de sensor. Ghosting creëert meestal een zachte, niet gecentreerde replica van uw hoofdafbeelding. Het kan een beetje lijken op wat een persoon met astigmatisme ziet, een enigszins wazige of gestreepte, afwijkende kopie van de scène.

Lenzen van hogere kwaliteit gebruiken lenselementen met milti-coating om reflectie zoveel mogelijk te verminderen, en ze kunnen de gevallen beperken waarin ghosting mogelijk is. Het is echter onmogelijk om reflectie volledig te elimineren, en in de juiste scenario's is ghosting altijd tot op zekere hoogte mogelijk.

Vervorming

Een ander type afwijkend lensgedrag is vervorming. Er zijn twee varianten: speldenkussen en ton. Bij de meeste zoomlenzen treedt vervorming op bij de uiterste brandpuntsafstanden. Goedkopere lenzen hebben vaak meer last van vervorming dan lenzen van hogere kwaliteit, maar vrijwel alle lenzen hebben een zekere mate van vervorming (inclusief prime-lenzen). Veel lenzen hebben een zo lage mate van vervorming dat het geen factor is, en andere zijn duidelijk merkbaar. Vervorming is misschien niet zo'n groot probleem als u geen onderwerpen fotografeert die de effecten van vervorming duidelijk maken, zoals bakstenen muren of gebouwen.

Naast kussen- en tonvormige vertekening, zullen veel lenzen ook perspectiefvervorming veroorzaken. Met name bij groothoeklenzen kunnen vervormingen in perspectief worden gezien bij gebruik van zeer brede brandpuntsafstanden.

Bepaalde typen lenzen, vaak TS- of Tilt-Shift-lenzen genoemd, hebben de neiging om zeer weinig tonvormige of kussenvormige vertekening te genereren . Dergelijke lenzen bieden twee extra bedieningselementen voor de normale focus en zoom: kantelen en verschuiven. Met behulp van deze extra bedieningselementen kan een fotograaf perspectiefvervorming tot op zekere hoogte beperken en een juist niveau van rechtlijnig perspectief aan uw afbeeldingen herstellen.

Sferische aberratie

Sferische aberratie is een ander type optische aberratie die kan optreden bij cameralenzen. Het is het gevolg van het verschil in breking aan de randen van een lens in vergelijking met het midden, wat resulteert in een onjuiste convergentie van licht in plaats van convergentie in een brandpunt. Sferische aberratie resulteert over het algemeen in een zachtere focus in plaats van een heldere en scherpe focus.

Sferische aberratie kan op een aantal manieren worden gecorrigeerd. Een combinatie van sferische convexe en concave lenzen kan worden gebruikt om de convergentie van licht te corrigeren. Moderne professionele lenzen van hoge kwaliteit bevatten vaak een asferisch lenselement. Asferische lenselementen veroorzaken minder refractie aan de randen en meer in het midden, wat resulteert in een goede convergentie over een gegeven brandpuntsafstand.

Sommige lenzen, zoals soft-focus portretlenzen, laten opzettelijk een bepaalde hoeveelheid sferische aberratie achter om mooiere foto's te maken. In deze gevallen is sferische aberratie een wenselijk effect, een effect waarnaar u wellicht expliciet zoekt in een lens.

Coma

Gerelateerd aan sferische aberratie, komisch aberratie is een brekingsprobleem dat optreedt in puntlichtbronnen buiten de as. Vanwege het verschil in breking nabij de randen van een bolvormig lenselement, kunnen puntbronnen buiten de as uitgerekt en "halo" lijken in het brandpuntsvlak. Coma is over het algemeen een combinatie van zowel sferische aberratie van een puntlichtbron als chromatische aberratie om een ​​effect te produceren dat eruitziet als een komeet.

Coma wordt over het algemeen beheerst door lenzen met de juiste kromming te gebruiken om randvervorming te minimaliseren. Bij cameralenzen is in het algemeen een combinatie van lenselementen vereist om dergelijke optische aberraties te minimaliseren. Comatische aberratie is een probleem dat vooral mensen treft die nachtfotografie of astrofotografie maken, aangezien puntlichtbronnen het meest voorkomen in deze scenario's.

Diffractie

Een laatste soort vervorming is ook mogelijk, en komt veel voor bij alle camera's. Diffractie is een effect van licht, gezien de aard van de golfvorm. Wanneer golven een rand of opening tegenkomen, hebben ze de neiging om eromheen te buigen. Het diafragma in een camera stelt iemand in staat om het diafragma te regelen, of de opening waardoor het licht op weg naar de sensor valt. Het diafragma geeft ons controle over hoeveel licht de sensor bereikt ... maar als gevolg daarvan kan het ook diffractieve vervaging veroorzaken via een effect dat de luchtige schijf wordt genoemd.

Bij voldoende grote openingen is de diffractie laag genoeg om geen problemen te veroorzaken. Alle sensoren hebben echter een diffractielimiet, waarboven de effecten van diffractie de beeldkwaliteit beginnen te beïnvloeden. Voor de meeste sensoren is dit ongeveer f / 8 tot f / 11. Hoe groter de fotosites en hoe effectiever de microlensing rond elke fotosite op een sensor, des te groter het begrenzende diafragma. Wanneer het diafragma voldoende ver onder de diffractielimiet wordt gestopt, zal het luchtige schijfeffect licht voorbij de beoogde sensorpixel (fotosite) laten stromen en anderen beïnvloeden. Openingen onder f / 22 of zo zullen over het algemeen genoeg verlies aan scherpte veroorzaken om de winst tegen te gaan door een kleiner diafragma te hebben.

Hoewel de diffractie van licht wordt veroorzaakt door het diafragma in een lens, moet worden opgemerkt dat het resulterende effect afhankelijk is van de sensor in de camera. Grote full-frame sensoren in high-end DSLR-camerabehuizingen zullen problemen vertonen als gevolg van minder diffractie dan de kleinere sensoren in DSLR-camerabehuizingen op instapniveau, die op hun beurt aanzienlijk minder problemen zullen vertonen dan de kleine, pixeldichte sensoren in de meeste punten en camera's schieten.

Goed antwoord. Paar nit-picks: Wat lensflare betreft, is verlies van contrast geen voorwaarde voor een heldere vlek of streep, zoals uw bewoording kan impliceren. Coating helpt overstraling te verminderen (samen met nevenbeelden, zoals u al zei). Ook is de bladvormige kap altijd de beste op elke lens, inclusief telelenzen. De meeste (consumenten) telelenzen hebben een roterend frontelement, daarom wordt een ronde kap gebruikt. Veel professionele telelenzen gebruiken kappen in de vorm van een blad. Sommigen gebruiken ronde kappen zonder een roterende FE voor de kosten en de mogelijkheid om plat op de grond te liggen. Diffractie is een optische abberatie van de pixelafstand, niet van de lens.
@Eruditass: Technisch gezien is diffractie het buigen van licht rond een obstakel en heeft het weinig te maken met pixels. In de context van een camera wordt diffractie veroorzaakt wanneer licht door een diafragma gaat dat lager is dan de maximale instelling. De vervorming in de golfvorm van het licht creëert iets dat een luchtige schijf wordt genoemd. Bij gebruik van diafragmaopeningen die klein genoeg zijn, kan het luchtige schijfeffect groot genoeg worden om meer dan één pixel tegelijk te beïnvloeden, wat resulteert in verzachte beelden. Hoe groter uw pixels, hoe kleiner uw diafragma moet zijn om problematisch te worden, dus de lens * is * erbij betrokken, maar niet alleen.
@jrista: Dat is waar, ik wilde even benadrukken dat de afwijking hetzelfde is voor alle lenzen en hun diafragmaopeningen, maar het uiterlijk van de afwijking is volledig afhankelijk van de pixelafstand, die je helemaal niet hebt genoemd. Dit heeft niets te maken met het feit dat een sensor "beter" is.
@Karel: Toegegeven, er zijn nog meer soorten aberraties zoals coma, sferische aberratie, enz. Over het algemeen bevatten de meeste cameralenzen tegenwoordig asferische lenselementen die dergelijke aberratie corrigeren, en het is zelden of nooit een probleem. Ik zou die aan mijn antwoord kunnen toevoegen ... maar ik weet niet zeker of ze vaak genoeg voorkomen om een ​​groot probleem te zijn.
@Eruditass: Ik zal dat deel verduidelijken. Met "beter" bedoelde ik grotere pixels met effectievere microlenzen dan de fotosites. Ik zou niet zeggen dat het zozeer de afstand van de fotosite is, maar de grootte en effectiviteit bij het opvangen van invallend licht.
@jrista Ik denk dat sferische aberratie het vermelden waard is om een ​​aantal redenen: ten eerste dat het een beetje een speciale status heeft, omdat het een groot deel is van het uiterlijk van veel klassieke portretlenzen die misschien niet eens wenselijk zijn om volledig te corrigeren. Ten tweede dat niet iedereen nieuwe asph-lenzen zal kopen (ik ben ook op mijn hoede voor het idee dat "de meeste" huidige lenzen asferische elementen bevatten, maar ik heb hoe dan ook geen bewijs). Ik durf zelfs te wedden dat mensen die oudere lenzen kopen, veel meer geïnteresseerd zullen zijn in dit antwoord dan mensen die nieuwe kopen - daar zullen ze mee te maken krijgen!
@matt: Uitstekend punt over oudere lenzen. Ik zal dan informatie over aanvullende afwijkingen toevoegen, aangezien ik niet eens rekening heb gehouden met mensen die misschien gebruikte lenzen en dergelijke zouden kopen. Het punt over het gewenste effect van sferische aberratie is een ander interessant feit. Bedankt!
@jrista: Bedankt voor de retro hat-tip. Ik realiseer me nu volledig dat dit haren splijten, dus negeer gerust: het zijn niet alleen soft-focus portretlenzen die ondergecorrigeerde sferische aberratie hebben. Een kleine ondercorrectie heeft de neiging om een ​​zachter onscherp gebied te maken, en daarom wordt het gebruikt in veel "scherpe maar niet klinische" lenzen zoals de Nikkor 105 / 2.5.
@matt: Bedankt voor de details. ;) Ik denk dat mijn bericht nogal technisch is geworden, wat misschien niet iedereen dient die op zoek is naar dit antwoord. Zelf hou ik van technische details, maar de overige fijnere details laat ik over aan de commentaren. Als je nog meer nuttige weetjes hebt, plaats dan alsjeblieft opmerkingen en noteer ze, zodat we in ieder geval de info bijhouden.
#2
+7
Karel
2010-07-30 01:09:24 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ik probeer een meer fotograafgericht antwoord op te schrijven. De verschillende lensgerelateerde problemen zijn dus:

  • Vignettering - hoeken van het frame zijn donkerder dan het midden
    • merkbaar in zoeker / op het scherm
    • om te vermijden - verklein je diafragma, filters maken het alleen maar erger, dus misschien wil je het proberen zonder
    • nabewerking - relatief eenvoudig te corrigeren
    • speciaal aandacht nodig bij panoramische opnamen
    • lichtafval mag niet worden verward met verlies van detail of verlies van contrast in de randen
  • Lensflare sterk> - zonnevlekken of gebieden met weinig contrast in het beeld
    • meestal merkbaar in de zoeker / op het scherm
    • om te vermijden - gebruik een lenskap, verander je positie om heldere punten uit het beeld te houden indien mogelijk maken filters het alleen maar erger, dus misschien wil je het proberen zonder
    • nabewerking - moeilijk te corrigeren in gebieden met veel detail
  • Diffractie - uw afbeelding wordt overal zacht als u te veel diafragmeert (boven f8-f16 afhankelijk van nsor element dichtheid)
    • merkbaar op het scherm indien ingezoomd
    • om te vermijden - ken je diffractielimiet en stop daar niet bij, duur alternatief is om tilt te gebruiken op tilt-shift lenzen
    • nabewerking - kan niet worden gecorrigeerd
    • diffractie moet niet worden verward met veel vaker voorkomende scherpstelfouten en cameratrillingen (dit laatste is directionele onscherpte)
  • Chromatische aberratie - groene / magenta gloed aan de randen van hooglichten, gewoonlijk "paarse randen" genoemd
    • merkbaar op het scherm indien ingezoomd
    • om te vermijden - ken de goede plekken van uw lenzen, stop met diafragma
    • nabewerking - eenvoudig te corrigeren
  • Vervorming - verticale en horizontale lijnen zijn gekromd in de randen van het beeld (tonvormige vervorming - buitenwaartse krommen, kussenvormige vervorming - binnenwaartse krommen, complexe vervorming - golvende rondingen)
    • gemakkelijk waarneembaar in zoeker / op het scherm
    • vermijden - dat kan niet tenzij je een betere lens beschikbaar hebt
    • nabewerking - relatief eenvoudig te corrigeren (behalve complexe vervorming)
    • speciale aandacht nodig bij panoramische opnamen

Niet echt in dezelfde categorie, maar ook een zeer belangrijk aspect van lenzen is resolutie , of eigenlijk geven we meestal om resolutieverlies naar de randen toe als gevolg van verschillende andere afwijkingen, zoals coma, astigmatisme, veldkromming, enz. U kunt de dingen meestal beter maken als u stopt en u moet het proberen, omdat u dit niet in de post kunt corrigeren -verwerking.

Men moet in gedachten houden dat er niet zoiets bestaat als een perfecte lens en dat elke lens een zekere mate van aberraties vertoont als gevolg van de compromissen die zijn gemaakt tijdens het optische ontwerp.

#3
+4
Martin Beckett
2010-07-29 20:48:06 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Strikt 'optische' (dwz golffront) aberraties zijn:

  1. Defocus (veldkromming)
  2. Sferische aberratie
  3. Coma
  4. Astigmatisme
  5. Veldkromming
  6. Beeldvervorming

Maar de factoren die het meest waarschijnlijk van invloed zijn op uw foto's zijn:

Chromatische aberratie - verschillende kleuren worden scherpgesteld op verschillende posities in het beeld, dit geeft regenbogen rond heldere objecten, vooral in de lucht.

Overstraling / nevenbeelden - licht wordt in de lens verstrooid, hetzij vanuit de glas of de metalen behuizing. Hierdoor ontstaat de rij gekleurde cirkels die naar de zon toe gaan die je soms in films ziet, en wordt het contrast van de afbeelding verminderd.

#4
+3
Alan Marcus
2017-03-31 11:11:17 UTC
view on stackexchange narkive permalink
  1. Sferische aberratie: Stralen die van dichtbij de as van de lens komen, komen in het brandpuntsvlak en vormen een hoekpunt op een specifieke afstand stroomafwaarts. Stralen vanaf de randen van de lens vormen een hoekpunt op een andere afstand.

  2. Coma: gerelateerd aan sferische aberratie, maar verschilt doordat de patch die bij de focus wordt geproduceerd geen schijf is, maar in plaats daarvan lijkt de vorm op een komeet.

  3. Astigmatisme: de geproduceerde patch is een ovaal.

  4. Kromming van het veld: de focus van de lens moet zich vormen op een plat oppervlak zoals het platte oppervlak van de digitale sensor. In plaats daarvan moet het oppervlak van de sensor gekromd zijn zoals de binnenkant van een schaal.

  5. Vervorming: een rechthoekig onderwerp moet worden afgebeeld als een rechthoek met alle zijden vierkant. In plaats daarvan de rechthoekige afbeeldingen met de zijkanten naar buiten uitpuilend (tonvormig) en / of naar binnen uitpuilend (speldenkussen).

  6. Transversale chromatische aberratie: blauw en rood licht worden tegelijkertijd scherpgesteld afstand tot de lens hebben echter beide een iets verschillende brandpuntsafstand.

  7. Chromatische aberratie in de lengterichting: de werkelijke locatie van het beeld is een functie van de golflengte. Het rode beeldvlak is verder van de lens gevormd. Het violette beeldvlak vormt zich eerst. De andere kleuren vormen er tussenin. Elke kleurenafbeelding is iets anders in grootte.



Deze Q&A is automatisch vertaald vanuit de Engelse taal.De originele inhoud is beschikbaar op stackexchange, waarvoor we bedanken voor de cc by-sa 2.0-licentie waaronder het wordt gedistribueerd.
Loading...