Jeder hört etwas über chromatische Aberration, aber gibt es noch andere Arten? Was verursacht sie?
Antworten:
Es gibt zahlreiche Arten von optischen Abberationen, die bei einer Linse auftreten können. Chromatische Aberration ist nur eine davon. Einige sind drastischer, andere subtiler.
Linseneffekt
Die wahrscheinlich bekannteste Aberration ist das Linseneffekt. Streulicht tritt auf, wenn nicht einfallendes Licht in die Linse eintritt und von den verschiedenen Linsenelementen und / oder der Blende reflektiert wird. Wenn der Effekt stark genug ist, kann er helle Flecken und Streifen erzeugen und sich auch nachteilig auf den Kontrast auswirken, wenn er auftritt. Flare wird normalerweise durch eine helle Lichtquelle außerhalb der Szene wie die Sonne oder ein helles Licht verursacht, das Ihre Szene beleuchtet.
Mit einer Gegenlichtblende können Sie Streulicht abschwächen oder beseitigen. Bei Teleobjektiven blockiert eine runde Haube das gesamte nicht einfallende Licht. Für breitere Linsen ist eine blütenblattförmige Haube am besten geeignet, da sie den breiten Formfaktor des Sensors berücksichtigt. Mehrfach beschichtete Linsenelemente tragen dazu bei, unerwünschte Reflexionen zu reduzieren, und können bei Verwendung für vordere und hintere Linsenelemente, insbesondere aber bei Verwendung bei allen internen Linsenelementen, das Aufflackern erheblich reduzieren. Filter, die ein zusätzliches Glaselement mit eigenen Mängeln darstellen, erhöhen wahrscheinlich die Wahrscheinlichkeit eines Abfackelns.
Geisterbilder
Ähnlich wie bei Flare ist Ghosting das Ergebnis von Licht, das von Ihrem Sensor reflektiert wird, von dem oder den Elementen der hinteren Linse reflektiert wird und zum Sensor zurückkehrt. Ghosting erstellt normalerweise eine weiche, außermittige Nachbildung Ihres Hauptbilds. Es kann etwas so aussehen, wie es eine Person mit Astigmatismus sieht, eine leicht verschwommene oder gestreifte Kopie der Szene.
Hochwertige Linsen verwenden milti-beschichtete Linsenelemente, um die Reflexion so weit wie möglich zu reduzieren, und sie können die Fälle begrenzen, in denen Geisterbilder möglich sind. Es ist jedoch unmöglich, Reflexionen vollständig zu eliminieren, und in den richtigen Szenarien ist Ghosting immer bis zu einem gewissen Grad möglich.
Verzerrung
Eine andere Art von aberrierendem Linsenverhalten ist die Verzerrung. Es gibt zwei Sorten: Nadelkissen und Fass. Bei den meisten Zoomobjektiven tritt eine Verzerrung an den Extremen der Brennweite auf. Billigere Objektive haben oft ein größeres Problem mit Verzerrungen als Objektive mit höherer Qualität, jedoch weisen so gut wie alle Objektive einen gewissen Grad an Verzerrung auf (einschließlich Primzahlen). Viele Objektive weisen einen so geringen Verzerrungsgrad auf, dass dies kein Faktor ist, und andere sind eindeutig auffällig. Verzerrungen sind möglicherweise kein großes Problem, wenn Sie keine Motive fotografieren, die die Auswirkungen von Verzerrungen sichtbar machen, wie z. B. Backsteinmauern oder Gebäude.
Zusätzlich zu Nadelkissen- und Tonnenverzerrungen erzeugen viele Objektive perspektivische Verzerrungen. Insbesondere bei Weitwinkelobjektiven können bei sehr großen Brennweiten perspektivische Verzerrungen auftreten.
Bestimmte Arten von Linsen, die oft als TS- oder Tilt-Shift-Linsen bezeichnet werden, neigen dazu, sehr geringe Verzerrungen von Tubus oder Nadelkissen zu erzeugen. Solche Objektive bieten zwei zusätzliche Steuerelemente für den normalen Fokus und Zoom: Neigen und Verschieben. Mit diesen zusätzlichen Steuerelementen kann ein Fotograf die perspektivische Verzerrung auf das eine oder andere Maß reduzieren und Ihren Bildern einen angemessenen Grad an gerader Perspektive zurückgeben.
Sphärische Aberration
Die sphärische Aberration ist eine andere Art der optischen Aberration, die bei Kameraobjektiven auftreten kann. Dies ergibt sich aus dem Unterschied in der Brechung an den Rändern einer Linse im Vergleich zum Zentrum, was eher zu einer falschen Konvergenz des Lichts als zu einer Konvergenz zu einem Brennpunkt führt. Sphärische Aberration führt im Allgemeinen eher zu einem weicheren Fokus als zu einem klaren und scharfen Fokus.
Die sphärische Aberration kann auf verschiedene Arten korrigiert werden. Eine Kombination von sphärischen konvexen und konkaven Linsen kann verwendet werden, um die Konvergenz von Licht zu korrigieren. Moderne professionelle High-End-Objektive enthalten häufig ein asphärisches Linsenelement. Asphärische Linsenelemente verursachen weniger Brechung an den Rändern und mehr in der Mitte, was zu einer ordnungsgemäßen Konvergenz über eine bestimmte Brennweite führt.
Einige Objektive, wie z. B. Weichzeichner-Porträtobjektive, lassen absichtlich eine gewisse sphärische Aberration an Ort und Stelle, um angenehmere Aufnahmen zu erzielen. In diesen Fällen ist eine sphärische Aberration ein wünschenswerter Effekt, nach dem Sie in einer Linse explizit suchen können.
Koma
In Bezug auf die sphärische Aberration ist die komatische Aberration ein Brechungsproblem, das bei Punktlichtquellen außerhalb der Achse auftritt. Aufgrund des Unterschieds in der Brechung nahe den Rändern eines sphärischen Linsenelements können außeraxiale Punktquellen in der Brennebene gestreckt und "haloed" erscheinen. Das Koma ist im Allgemeinen eine Kombination aus sphärischer Aberration einer Punktlichtquelle und chromatischer Aberration, um einen Effekt zu erzielen, der wie ein Komet aussieht.
Das Koma wird im Allgemeinen durch Verwendung von Linsen mit der entsprechenden Krümmung gesteuert, um Kantenverzerrungen zu minimieren. Bei Kameraobjektiven ist im Allgemeinen eine Kombination von Linsenelementen erforderlich, um solche optischen Aberrationen zu minimieren. Die komatische Aberration ist ein Problem, das vor allem diejenigen betrifft, die Nacht- oder Astrofotografie betreiben, da Punktlichtquellen in diesen Szenarien am häufigsten vorkommen.
Beugung
Eine endgültige Art der Verzerrung ist ebenfalls möglich und bei allen Kameras vorherrschend. Beugung ist aufgrund ihrer Wellenform ein Lichteffekt. Wenn Wellen auf eine Kante oder Öffnung treffen, neigen Sie dazu, sich um diese herum zu biegen. Die Blende in einer Kamera ermöglicht es, die Blende oder die Öffnung zu steuern, durch die Licht auf dem Weg zum Sensor gelangt. Die Blende gibt uns die Kontrolle darüber, wie viel Licht den Sensor erreicht. Infolgedessen kann es jedoch auch zu einer diffraktiven Unschärfe kommen, die als luftige Scheibe bezeichnet wird.
Bei ausreichend großen Aperturen ist die Beugung so gering, dass sie keine Probleme verursacht. Alle Sensoren haben jedoch eine Beugungsgrenze, ab der die Beugungseffekte die Bildqualität beeinflussen. Bei den meisten Sensoren liegt dieser Wert zwischen 1: 8 und 1: 11. Je größer die Fotoseiten sind und je effektiver die Mikrolinse um jede Fotoseite auf einem Sensor ist, desto höher ist die Grenzöffnung. Wenn die Blende ausreichend weit unterhalb der Beugungsgrenze gestoppt wird, lässt der luftige Scheibeneffekt Licht über das beabsichtigte Sensorpixel (Fotoseite) hinausbluten und andere beeinflussen. Blenden unter 1: 22 oder so verursachen im Allgemeinen einen ausreichenden Schärfeverlust, um den Gewinnen durch eine engere Blende entgegenzuwirken.
Während die Beugung des Lichts durch die Blende in einer Linse verursacht wird, sollte beachtet werden, dass der resultierende Effekt vom Sensor in der Kamera abhängt. Große Vollbildsensoren in High-End-DSLR-Kameragehäusen weisen aufgrund der geringeren Beugung Probleme auf als die kleineren Sensoren in DSLR-Einstiegskameragehäusen, die wiederum in den meisten Fällen Probleme aufweisen, die erheblich geringer sind als bei den winzigen pixelreichen Sensoren und Kameras schießen.
Ich versuche, eine fotografisch orientierte Antwort aufzuschreiben. Die verschiedenen Probleme im Zusammenhang mit Objektiven sind also:
Nicht wirklich in der gleichen Kategorie, aber auch ein sehr wichtiger Aspekt von Objektiven ist die Auflösung , oder tatsächlich kümmern wir uns normalerweise um den Auflösungsverlust in Richtung der Kanten aufgrund verschiedener anderer Aberrationen wie Koma, Astigmatismus, Feldkrümmung usw. Normalerweise können Sie die Dinge verbessern Wenn Sie anhalten und es versuchen sollten, weil Sie es in der Nachbearbeitung nicht korrigieren können.
Man sollte bedenken, dass es keine perfekte Linse gibt und jede Linse aufgrund der Kompromisse beim optischen Design einen gewissen Grad an Aberrationen aufweist.
Streng "optische" (dh Wellenfront-) Aberrationen sind:
Aber diejenigen, die Ihre Fotos am wahrscheinlichsten beeinflussen, sind:
Chromatische Aberration - verschiedene Farben werden auf verschiedene Positionen im Bild fokussiert. Dies gibt Regenbogen um helle Objekte, insbesondere am Himmel.
Flare / Ghosting - Licht wird innerhalb der Linse entweder vom Glas oder vom Metallkörper gestreut. Dadurch wird die Reihe farbiger Kreise in Richtung Sonne erstellt, die Sie manchmal in Filmen sehen, und der Kontrast des Bildes wird verringert.
Sphärische Aberration: Strahlen, die aus der Nähe der Linsenachse kommen, erreichen die Brennebene und bilden einen Scheitelpunkt in einer bestimmten Entfernung stromabwärts. Strahlen von den Rändern der Linse bilden einen Scheitelpunkt in einem anderen Abstand.
Koma: Bezieht sich auf sphärische Aberration, unterscheidet sich jedoch darin, dass das im Fokus erzeugte Patch keine Scheibe ist, sondern seiner Form einem Kometen ähnelt.
Astigmatismus: Das Pflaster ist oval.
Feldkrümmung: Der Fokus des Objektivs sollte sich auf einer ebenen Fläche wie auf der ebenen Fläche des digitalen Sensors bilden. Stattdessen muss die Oberfläche des Sensors wie das Innere einer Schüssel gekrümmt sein.
Verzerrung: Ein rechteckiges Motiv sollte als Rechteck mit allen Seiten quadratisch dargestellt werden. Stattdessen werden die Rechteckbilder mit den Seiten nach außen gewölbt (Zylinder) und / oder nach innen gewölbt (Nadelkissen).
Transversale chromatische Aberration: Blaues und rotes Licht werden im gleichen Abstand vom Objektiv fokussiert, beide haben jedoch leicht unterschiedliche Brennweiten.
Chromatische Aberration in Längsrichtung: Der tatsächliche Ort des Bildes ist eine Funktion der Wellenlänge. Die rote Bildebene bildet sich weiter von der Linse entfernt. Die violette Bildebene bildet sich zuerst. Die anderen Farben bilden sich dazwischen. Jedes Farbbild ist leicht unterschiedlich groß.