Фринжинг объектива что это
Хроматические аберрации (ХА). Что это?
Когда разные цвета света распространяются с различной скоростью в среде, показатель преломления зависит от длины волны. Это явление известно как дисперсия. Известным примером является стеклянная призма, которая рассеивает падающий луч белого света на цвета радуги.
Фотографические объективы сделаны из различных дисперсионных и диэлектрических сортов стекла. Это стекло преломляет попадающий свет не под одним и тем же углом и разработать хорошо скорректированный объектив, чтобы он сводил все цвета вместе в одну точку требует больших усилий.
Хроматическими аберрациями (ХА) называются отклонения от идеального изображения, вызванные дисперсией. Если рассмотреть аберрации Зейделя, то они рассматривают отклонения в монохроме, т.е. в одном цвете. В то время как хроматические аберрации замечены только при рассмотрении полихроматического (цветного) света.
Продольная и поперечная хроматические аберрации
Выделяют два типа хроматических аберраций. Продольная хроматическая аберрация, также известная как хроматизм положения, это неспособность объектива свести различные цвета в одной фокальной плоскости.
Для точки, находящейся на оптической оси фокусы для различных цветов также будут на оптической оси, но со смещением в продольном направлении (т.е. вдоль оси). Это явление для удаленного источника света показано на Рис. 1. На нем видно, что только зеленый цвет будет проецироваться на сенсор резким. Синий и красный цвета будут проецироваться на сенсор не как точки а как диски размытия, т.е. они будут нерезкими.
Рис. 1. Происхождение продольной хроматической аберрации. Фокальные планы различных цветов не совпадают.
Свет, который падает под углом, приводит к поперечной хроматической аберрации, также известной как хроматизм увеличения. Это происходит от бокового смещения фокусов разных цветов. При отсутствии хроматизма увеличения, все цвета находятся в фокусе в той же плоскости, но увеличение изображения зависит от длины волны. Это явление показано на Рис. 2.
Поперечная хроматическая аберрация зависит от длинны волны и на нее влияет фокусное расстояние объектива, в то время как на появление продольной хроматической аберрации, фокусное расстояние не настолько влияет.
Это, кажется, нелогичным, но в объективе с исправленной продольной хроматической аберрацией не требуется совпадения фокальных планов для всех цветов. Так как фокусное расстояние определяется расстоянием от задней главной плоскости к плоскости сенсора, фокусное расстояние может зависеть от длины волны, даже если все изображения находятся в одной плоскости.
Рис. 2. Происхождение поперечной хроматической аберрации. Размер изображения изменяется от одного цвета к другому.
На рисунках 1 и 2 проиллюстрированы два упрощенных случая, но в реальности продольная и поперечная хроматические аберрации проявляются в тандеме. Цветной объект съемки, заполняющий пространство кадра состоит из различных монохроматических изображений различных размеров и позиций.
Поперечная ХА особенно явно проявляется у ретрофокусных телеобъективов (стандартных или перевернутых). Хроматические аберрации часто ухудшают качество изображения телеобъективов, которые имеют очень хорошо скорректированные оптические схемы. Именно хроматизм увеличения, а не астигматизм является причиной разделения на сагиттальную и меридиональную кривые в их функции передачи модуляции.
Примеры хроматических аберраций
В качестве объекта съемки рассмотрим крест, сделанный из двух черных спичек и вставленный в пробку. Фото сделаны объективом Canon EF 85/1.2 L USM на расстоянии около метра. Крест находится в самом центре кадра, на ярко белом фоне.
Контрастный переход и открытая диафрагма f/1.2 явились причиной появления продольной хроматической аберрации, показанной на Рис. 3. Несмотря на то, что автофокус навелся точно на крест, вокруг него наблюдается пурпурная окантовка (фрижинг). но крест еще четко различим. После легкой расфокусировки объектива вручную цвет окантовки стал зеленым.
Возможно зеленый фрижинг в отличие от пурпурного менее режет глаз, но все же еще четко виден. Так как человеческий глаз и система автофокуса частично чувствительны к зеленому цвету, то и ручная фокусировка и автофокусировка, как правило, делают в фокусе зеленый спектр, а другие цвета остаются расфокусированными и дают пурпурную кайму. По этой причине пурпурный фрижинг чаще проявляется чем зеленый.
Рис. 3. Примеры хроматизма положения (продольной хроматической аберрации). Пример снят объективом Canon EF 85/1.2 L USM. A — автофокусировка по кресту. B — легкий ручной расфокус. Диафрагма f/ 1.2, камера Canon 5D.
Тот же самый крест был сфотографирован тремя ретрофокусными широкоугольными объективами (Рис. 4). Крест был размещен по диагонали и наклонен таким образом, чтобы разместить длинную сторону в радиальном направлении. Такая компоновка размещает поперечину креста в тангенциальном направлении.
Для первых двух объективов Cosina 3.5-4.5/19-35 (рис. A) и Cosina 3.8/20 (рис. B) окантовка проявилась на поперечной линии креста, в то время как на продольной аберрации отсутствуют.
Пурпурный и зеленый фрижинг на разных сторонах тангенциально повернутой палке (рис. А) характерен для поперечной хроматической аберрации. Синий и желтый фрижинг, заметный на рис. B, проявился немного меньше. А рис. C (объектив Carl Zeiss Distagon 2.8/21) показывает хорошо скорректированные хроматические аберрации для широкоугольного объектива ретрофокусного типа. Здесь замечена только легкая подсветка пурпурного и зеленого цвета.
Рис. 4. Примеры хроматизма увеличения (поперечной хроматической аберрации), снятые объективами: A — Cosina 3.5-4.5/19-35 @ 20 mm, B — Cosina 3.8/20, C — Carl Zeiss Distagon 2.8/21. Во всех примерах используется диафрагма f/11, фотоаппарат Canon 5D.
И продольная и поперечная хроматические аберрации приводят к подкрашиванию краев, но с разными свойствами. Продольная ХА дает фрижинг вокруг объекта, а поперечная проявляется только на сторонах тангенциально повернутых деталей.
Продольная аберрация влияет на любое положения объекта, в то время как поперечная присутствует в центре кадра и увеличивается к краям. Продольная ХА лечится прикрытием диафрагмы, а поперечная ХА присутствует на всех значениях диафрагмы.
Хроматические аберрации проявляют себя как смесь продольной и поперечной ХА, и соответственно лишь частично исправляются прикрытием диафрагмы. Продольная ХА проявляется каймой одного цвета на объекте, находящимся в фокусе (Рис. 3). А поперечная хроматическая аберрация проявляется двумя окантовками разных цветов на разных сторонах объекта, тангенциально повернутого в кадре (Рис. 4).
Окантовки, происходящие от продольной хроматической аберрации особенно ясно проявляются при наложении двух объектов разных цветов, при наведении фокуса на один из них, например объект пурпурного цвета в резкости, а на заднем плане зеленый объект не в резкости или наоборот.
Хотя цветные окантовки наблюдаются только в местах с высоким контрастом, как продольных так и в поперечных хроматических аберрациях, в целом они ухудшают общее разрешение объектива.
Продольная хроматическая аберрация часто проявляется в тандеме со сферической аберрацией и влияет на формирование боке на открытых диафрагмах объективов. Комбинированный эффект от продольной хроматической и сферической аберраций называют сферохроматизмом.
Вторичный спектр и апохроматические объективы
Поперечная хроматическая аберрация является проблемой в основном в объективах с ретрофокусной схемой и телеобъективах, которые заметно асимметричны, а продольная хроматическая аберрация чаще всего проявляется в светосильных объективах.
Оптическая схема у которой нескорректированы хроматические аберрации называется хроматической. Человеческий глаз наиболее чувствителен к зеленому свету и когда хроматический объектив сфокусирован на зеленую часть видимого спектра, синий и красный края получаются вне фокуса (см. Рис. 5).
Применение в оптической схеме простых ахроматических дублетов весьма эффективно в борьбе с хроматическими аберрациями. Известный пример такого дублета это комбинация выпуклого элемента из стекла «крон» и вогнутого элемента
из стекла «флинт».
Ахроматическая коррекция фотообъективов относится к двум типам волн ближе к концам синего и красного спектров. Рис. 5 показывает типичную схему ахроматической коррекции. Пересечение нулевой точки происходит для двух совместных типов волн, а остаточное смещение фокуса для других типов волн называется вторичным спектром.
Рис. 5. Принципы коррекции хроматических аберраций. Цветные участки называют вторичным спектром
Появление экзотических стекол, имеющих низкую или аномальную дисперсию обеспечили значительный прогресс в коррекции хроматических аберраций в фотообъективах. Оптическая схема, которая обеспечивает сведение всех трех типов цветов в одну точку называется апохроматической. Супер ахроматический объектив корректирует четыре или более длины волн и практически исключает ошибки цвета.
Другими словами это не число пересечений волнами нулевой отметки, которое влияет на качество изображения, а выходы в промежутках между длинами волн (вторичный спектр).
Приставка АРО (АПО) в названиях объективов используется многими производителями и означает что объектив имеет уменьшенный вторичный спектр. Но идеальный апохроматизм в оптических схемах фотографических объективах явление редкое.
Типичные кривые коррекции, показанные на рис. 5 обычно имеют «сдвиг фокуса» вдоль оси ординат, а иногда и со сдвигом «фокусного расстояния». Это можно посчитать неважным, но это имеет значение, поскольку в первом случае подразумевает коррекцию продольной ХА а во втором — поперечной ХА.
Аналогично, термин «вторичный спектр» наиболее часто встречается в отношении продольной хроматической аберрации. Тем не менее некоторые авторы используют этот термин также и для описания поперечной хроматической аберрации.
Ахроматические объективы
Ахроматическая коррекция, показанная на Рис. 5 является наиболее распространенной коррекции в фотообъективах и относится к коррекции фиолетовых и зеленых смещений, наблюдаемых на рис. 3.
Когда зеленый свет находится в фокусе на сенсоре, красный и синий будут расфокусированными и проявятся пурпурной каймой. И наоборот, когда синий свет находится в фокусе красный свет также находится в фокусе, оставляя только зеленый свет расфокусированным.
Если заменить «смещение фокуса» на «фокусное расстояние» вдоль оси ординат на рис. 5, ахроматическая схема будет иметь полосы такие как показано на рис. 4 (А) с пурпурной каймой на стороне ближе к центру кадра и с зеленой на стороне ближе к углу кадра.
Для случая с поперечной хроматической аберрацией, то чем больше фокусное расстояние объектива, тем крупнее будет фрагмент увеличения изображения. Это значит, что для ахроматической диаграммы на рис 5, синие и красные изображения одноосной детали смещены немного наружу от центра изображения, чем зеленые изображения.
На рис. 6 показан крест, где синие и красные изображения смещены вверх по отношению к зеленому. слитие этих трех монохроматических изображений приводит к изображению креста с аберрациями. Наложение синего, зеленого и красного дают белый цвет, наложение синего и красного дают фиолетовый цвет.
Рис. 6 Происхождение цветной окантовки из-за поперечной хроматической аберрации. Наложение составляющих цветов приводит к окантовке в объединенном изображении справа
Конечно, рис. 6 представляет собой упрощенную схему чистой поперечной хроматической аберрации, только с тремя цветами, и служит лишь в качестве наглядного примера. В реальности же, эти полосы находятся как внутри креста, так и за его пределами. Поперечина расширяется, но в то же время часть его продольной линии съедается аберрацией.
Хроматические аберрации в литературе
Типичным проявлением хроматических аберраций является цвет окантовки вдоль границ, разделяющих темные и светлые участки изображения. При этом, описания возникающих эффектов хроматических аберраций в литературе различаются.
Можно прочитать что поперечная ХА является более серьезной аберрацией чем продольная ХА потому что первый приводит к появлению цветных окантовок, в то время как второй просто ухудшает резкость.
Carl Zeiss Oberkochen придерживается иной точки зрения и считает продольную ХА наиболее заметной цветовой аберрацией.
Eugene Hecht описывает кумулятивный эффект хроматических аберраций как беловато-синее размытие или дымка наложения.
Warren J. Smith и Bruce H. Walker утверждают что остаточные цветовые ошибки оптической системы с неисправленной продольной ХА приводят к ореолам пурпурного цвета или размытости вокруг каждой точки изображения.
О семи аберрациях простыми словами
Помните, что значит «студент плавает»? И двойку не поставить: видно, что готовился, и слова, вроде, правильные говорит, а ощущение, что не понимает о чем речь, все равно присутствует. Как только речь заходит об оптической теории в общем, и об аберрациях в частности, я ухожу в похожий «заплыв». Решил потратить некоторое время, чтобы скомпоновать информацию об аберрациях в максимально простых словах.
Предисловие
Простой вопрос: зачем в современных объективах десять и более элементов в нескольких группах, а каждое описание объектива обязательно содержит его оптическую схему и упоминание о присутствующих в ней специальных элементах? Сложные и многоэлементные конструкции призваны уменьшить количество аберраций. Под «аберрацией» понимается ошибка или погрешность изображения, формируемого объективом на матрице фотоаппарата. Идеальный объектив – если бы он существовал – формировал бы четкие точки, соответствующие точкам на фотографируемом предмете. В действительности (и даже в теории) добиться идеала невозможно, и все объективы лишь стремятся к совершенству.
Стремление к идеальному изображению – примета не только наших дней компьютерного просчета оптических схем, элементов из флюорита и лазерных измерений. С аберрациями боролись задолго до того, как Жозеф Нисевор Ньепс впервые зафиксировал изображение в 1826 году (по другим данным это произошло в 1822 году, но до нас дошло изображение 1826 года): микроскопы, телескопы и очки существовали задолго до фотоаппаратов.
Хроматические аберрации
Практически во всех современных объективах используется один или несколько ахроматов. В наши дни один из элементов ахромата, как правило, изготавливается из специальных типов оптического стекла с ультранизкой дисперсией.
История изобретения ахромата занимательна сама по себе. Около 1730 года идея пришла в голову Честеру Холлу ( Chester Moore Hall ), производителю телескопов. Стараясь сохранить открытие в тайне, он обратился к двум оптикам – Эдварду Скарлету ( Edward Scarlett ) и Джеймсу Манну ( James Mann ), заказав каждому лишь один элемент ахромата, чтобы соединить их потом самостоятельно. Манн и Скарлетт разместили заказ у одного и того же производителя оптических линз – Джорджа Басса ( George Bass ), который догадался, что заказчик на самом деле один и «вычислил» ахроматические свойства такой пары линз, но долгие годы хранил свое знание в тайне. Холл собрал немало телескопов-ахроматов, но изобретение так и не запатентовал. Басс же рассказал о свойствах ахроматов другому своему клиенту, Джону Доллонду ( John Dollond), который запатентовал технологию в 1758 году. Доллонд передал права своему сыну Питеру, который выиграл в начале 60-х годов несколько судов у производителей оптики за нарушение патента. Но уже в 1764 году ему самому пришлось защищаться от коллективного иска 35 производителей оптики, заявлявших, что истинным изобретателем ахромата был Честер Холл и телескопы-ахроматы производились задолго до регистрации оспариваемого патента.
Развитием ахромата стали апохроматические линзы, способные исправить ошибки преломления уже 3 различных длин волн света. Изобрел апохромат в 1763 году все тот же Питер Долланд ( Peter Dolland), которого таскали по судам за ахромат.
Боковые или поперечные ( lateral ) хроматические аберрации (они же хроматические аберрации увеличения/хроматизм увеличения)
Боковые хроматические аберрации совершенно не влияют на центр изображения, но проявляются в возрастающей степени по мере удаления от центра кадра. Фиолетовые ореолы чаще всего появляются в областях высокого контраста (обычно темного объекта на светлом фоне); присутствие боковых хроматических аберраций делает изображение нерезким по краям кадра, даже если фиолетовые ореолы не заметны (или исправлены в постобработке).
Менее всего подвержены боковым хроматическим аберрациям объективы, разработанные «симметрично относительно кольца диафрагмы». Изобретена такая схема была в 1866 году с разницей в несколько недель Хуго Штайнхайлем (Hugo Adolph Steinheil) и Джоном Далльмайером (John Henry Dallmeyer). Первый дал изобретенному объективу название «Апланат», второй назвал свое изобретение «Быстрым Прямолинейным» ( Rapid Rectilinear ) объективом. Такая схема и в наши дни используется в объективах типа Planar – названию «Планар» мы обязаны Цейсу, назвавшему так в 1886 году свой первый апохромат. Таким образом, боковым хроматическим аберрациям наиболее подвержены объективы, схема которых несимметрична, например, телеобъективы.
Монохроматические (Фон Зейделевские) аберрации
Сферические аберрации
Сферические аберрации возникают из-за того, что линза сферической формы преломляет свет, падающий на нее около края сильнее, чем свет, который попадает по центру или недалеко от него. В результате изображение перестает быть сфокусированным в одной точке. Если смотреть на точку сквозь объектив со сферическими аберрациями, она будет иметь достаточно однородный ореол. Эффект проявляется и в центре, и по краям изображения.
Отличительной особенностью сферических аберраций является то, что их количество снижается на закрытых диафрагмах, когда края линзы заблокированы (прикрывая диафрагму, вы исключаете края объектива из формирования изображения на матрице фотоаппарата).
«Изогнутые» линзы меньше подвержены сферическим аберрациям. Использование в конструкции объектива комбинаций выпуклых и вогнутых линз и/или менисков (выпукло-вогнутых линз) позволяет держать сферические аберрации под контролем. Так же помогает использование нескольких элементов с пониженным коэффициентом преломления вместо одного с сильным.
Кома
С комой сражаются, прикрывая диафрагму – исключая лучи, проходящие через края объектива. Конструкции, применяемые для снижения уровня сферических аберраций, снижают и кому, в частности, симметричные по отношению к центру объективы. Объектив, с исправленными комой и сферическими аберрациями, называется «апланат».
Как и большинство аберраций, кома наиболее явно проявляется на открытых диафрагмах.
Кривизна поля
Многие относят кривизну поля к аберрациям, потому что она ухудшает изображение. Другая точка зрения состоит в том, что это естественный и неизбежный эффект использования линз: изогнутые поверхности линз не способны спроецировать изображение на плоскую матрицу – формируемое ими «поле изображения» располагается на некоей изогнутой поверхности. Очевидно, что кривизна поля влияет на края изображения, а не на его центр.
Кривизна поля может быть уменьшена сочетанием выпуклых и вогнутых линз и менисков, часто в парах или тройках. В некоторых объективах слабо отрицательную (рассеивающую) линзу ставят возможно ближе к матрице, чтобы исправить остаточную кривизну поля.
Плавающие элементы и изменение эффективного фокусного расстояния
Астигматизм
Астигматизм на самом деле является подвидом кривизны поля, но его еще труднее исправить (и понять). Он случается, когда световые лучи, входящие в объектив в сагиттальной плоскости, и лучи, входящие в тангенциальной плоскости, фокусируются в разных местах. Точечный источник света, таким образом, на изображении превращается в подобие линии.
Коррекция астигматизма требует, по крайней мере, 3 элементов, обычно двух выпуклых и вогнутого. В конструкцию некоторых объективов для снижения астигматизма включают слабый мениск. Астигматизм присущ даже самым лучшим объективам, разница лишь в степени его коррекции. Если Вы понимаете графики MTF, то разница кривых сагиттальной и тангенциальной MTF может подсказать степень астигматизма присущего конкретному объективу.
Астигматизм не влияет на центр изображения. Он становится более выраженным дальше от центра изображения и проявляется в полную силу по краям и в углах кадра. Его степень снижается, как и у большинства неосевых аберраций, прикрытием диафрагмы. Нарушение соосности элементов в объективе приводит к очень сильному астигматизму, хотя этот вид аберраций коварен: при обычных тестах объектив может функционировать нормально и только специальный тест на увеличенный астигматизм способен показать, что объектив неисправен.
Дисторсия или геометрические искажения
Дисторсия присуща в первую очередь объективам с переменным фокусным расстоянием (зумам), и тем сильнее, чем больше кратность объектива. Наиболее заметна дисторсия в крайних положениях диапазона объектива. Но и объективы с постоянным фокусным расстояниям подвержены дисторсии. Широкоугольные и ретрофокусные объективы подвержены бочкообразной дисторсии, а телеобъективы склонны к подушкообразной. Объективы с переменным фокусным расстоянием могут страдать от бочкообразной дисторсии в широкоугольном положении и подушкообразной – в положении теле. Искажения могут также меняться в зависимости от фокального расстояния: при фокусировке на близком объекте объектив может искривлять прямые линии, но быть свободным от дисторсии при фокусировке в положении, близком к бесконечности.
Расположение диафрагмы в объективе серьезно влияет на уровень дисторсии. Упрощенно: если диафрагма расположена вблизи линзы, то дисторсия будет незначительна, при увеличении расстояния от кольца диафрагмы до линзы, увеличивается и дисторсия. Именно поэтому изменение позиции элементов объектива по отношении к диафрагменному кольцу при изменении фокусного расстояния в зум-объективе или при фокусировании объектива может увеличить или уменьшить количество геометрических искажений.
И в заключенье я скажу…
Кривизну поля научились исправлять, а в середине 1800-х годов все объективы отличались сильнейшей кривизной поля. Казалось бы, фотографировать было невозможно. Но обратите внимание на групповые портреты, сделанные в 1850-х годах: фотограф, зная особенности используемого объектива, располагал группу по дуге, чтобы все участники были в фокусе. Аберрации наиболее явны по краям и в углах кадра – применялось художественное виньетирование углов и краев кадра. Портреты в овальных рамах – еще один способ «убрать» испорченные аберрациями углы и края кадра.
Для каждого объектива стоит мысленно составить список «стараться вот этого не делать». Откуда брать данные? На форумах и в тестах есть информация о присущих объективам аберрациях. К сожалению, производители не спешат рассказать о том, какие аберрации присущи их объективам. Тесты с использованием специальных мишеней и приборов, как правило, хорошо распознают дисторсию и боковые хроматические аберрации. Кривизна поля и астигматизм упоминаются в отзывах фотографов, тестирующих объективы не в лабораторных, а в полевых условиях. Но лучше всего анализировать свои фотографии и делать собственные выводы: «у этого кривизна поля, этот зум дает явную подушку на 300 мм, у этого серьезный астигматизм, но отменная картинка по центру».
БЛОГ ДМИТРИЯ ЕВТИФЕЕВА
Мои эксперименты в области фотосъемки, статьи по фототехнике и оптике
Продольные аберрации, поперечные хроматические аберрации, фиолетовое свечение, «purple fringing» — будем знакомы
Продольные хроматические аберрации
В комментариях к одной из моих статей с тестами объективов мне заметили, что есть такой важный параметр, как продольные аберрации или по-английски LoCA (longitudinal chromatic aberration). Названий у этого вида аберраций много, но если назвать его фиолетовым свечением вокруг веток дерева в центре кадра, то, думаю, все его узнают.
продольные аберрации, loCA, chromatic aberrations (Wikipedia)
Вот сейчас я помянул об это явлении и все о нём вспомнили. Но так ли часто оно вам мешало получать хорошие снимки?
Тем не менее в теории, если вы собираетесь снимать при контровом свете людей или солнце, просвечитвающее через темные ветки, вы с ним столкнетесь и дальше будет играть роль ваша или ваших клиентов индивидуальная непереносимость фиолетового свечения. Свечение это может быть разной силы, в зависимости от степени исправленности продольной хроматической аберрации в объективе.
Откуда берётся продольная аберрация
Всё дело в том, что световые лучи, преломляются в линзах под разным углом, в зависимости от длины волны. Синие, например, преломляются под большим углом, чем красные.
преломление световых лучей в обычной линзе
Соответственно, когда приходит момент фокусирования на плоскости матрицы, световые лучи фокусируются в разных местах и возникает то самое фиолетовое свечение. Особенно это видно, когда есть резкий переход яркостей и свет разлагается из белого во все цвета радуги.
Как отличить Продольную аберрацию от других хроматических аберраций
Продольную хроматическую аберрацию легко отличить от поперечной, так как она возникает чаще в центре кадра и может распространяться на весь кадр. В то же время поперечная (также называемая хроматизмом увеличения) возникает только про краю кадра, хотя и выглядит также как продольная — фиолетовыми и зелеными ореолами вокруг темных объектов на белом фоне.
Еще способ отличить Продольную аберрацию от поперечной:
Продольная аберрация создаёт каёмку одного цвета вокруг объекта в фокусе и другого цвета вокруг объекта вне фокуса. Поперечная даёт разноцветные каёмки у одного объекта в фокусе (чаще фиолетовую и зеленую).
Продольная «лечится» диафрагмированием. Поперечная от него не зависит.
Пример продольной аберрации. Автор: http://toothwalker.org/optics/chromatic.html
Фото сделано Canon EF 85/1.2 L на полностью открытой диафрагме, слева изображение в фокусе, справа чуть-чуть дефокусировано, чтобы получить зеленую кайму вместо фиолетовой. Это один из способов «бороться» с этой аберрацией, если вас раздражает фиолетовая кайма.
Пример поперечной аберрации с того же источника.
Фото сделано объективами:
A: Cosina 3.5-4.5/19-35 @ 20 mm
B: Cosina 3.8/20
C: Carl Zeiss Distagon 2.8/21
Всё объективы на значении диафрагмы F11 и на камере Canon 5D
Как продольная аберрация исправляется оптически
Исправляется продольная аберрация с помощью так называемых ахроматов, т.е. склеек линз, где одна линза крон, а другая — флинт. Крон это линза с ультранизкой дисперсией света и малым коэффициентом преломления, а флинт наоборот.
Крон раньше делали из флюоритового стекла, что было довольно дорого. Упоминаю об этом потому, что рассматриваемые мной объективы относятся как раз к периоду использования флюорита (Calcium fluoride). Флинт же делали из оксида свинца (Lead oxide). В дальнейшем флюорит заменили на более дешевые типы стекла с низкой дисперсией, а оксид свинца заменили тоже на нечто другое ввиду неэкологичности такого производства (это было уже в 2000-ных годах).
В сумме стараются получить эффект минимизации продольной аберрации, т.е. сведения в конечном итоге световых лучей с разной длиной волны в одну точку. Это в идеале, в реальности же идеал невозможен и всегда небольшие аберрации присутствуют.
Ахромат
ахроматическая склейка линз (даблет)
Ахромат способен исправить продольную аберрацию для двух длин волн.
Апохромат
Позже были изобретены Апохроматы, это уже триплет, позволяющий корректировать уже три длины волны.
Не будем останавливаться на всяких патентных тяжбах на ахроматы и апохроматы и лишь приведём схему апохромата.
Вот таким образом мы на простом языке разобрались что такое продольные хроматические аберрации и как с ними борются. Теперь, если вы захотите найти объектив с наименьшими продольными аберрациями вы во-первых посмотрите на название объектива. Ахроматы сейчас уже почти не встречаются даже на вторичном рынке (я мало их видел), а апохроматов достаточно. У них в названии есть приставка APO. Чаще всего это довольно дорогие объективы. В тоже время даже в объективах без такой приставки вы можете поискать апохроматические триплеты и упоминание производителем об использовании флюоритового стекла- — такие объективы будут заранее иметь меньшую продольную аберрацию.
Если же вообще говорить про оптические системы и их аберрации, то в ахроматах уменьшены хроматическая и сферическая аберрации. В апохроматах эти же А. скомпенсированы значительно точнее. В апланатах исправлены хроматические и сферические А., а также кома. Если, кроме этих А., устранены астигматизм и кривизна поля, то объектив называют анастигматом. Ортоскопическими называют системы с исправленной дисторсией.
Но будьте осторожны. Вместе с неидеальностью оптических систем устраняется и их индивидуальный рисунок.
Тест на продольные аберрации объективов Carl Zeiss
Carl Zeiss Makro-Planar 60/2.8
Carl Zeiss Makro- Planar 60/2.8 @2.8
Снимок на диафрагмах F4 и F5.6 я сделал специально, чтобы вы наглядно убедились, что диафрагмирование в данном случае влияет на уменьшение продольной аберрации. Хотя снимок становится более тёмным, чётким и аберрации менее заметными, но полностью они не исчезают.
В данном случае объектив Carl Zeiss Makro-Planar 60/2.8 демонстрирует умеренные продольные аберрации. Но он и не может похвастаться большой светосилой, а продольные аберрации это проблема светосильных фиксов.
Canon 50/2.5 Macro
Не берусь проводить тут сравнение, так как солнце здорово слепит и на этом объективе мне удалось попасть в фокус много точнее. В конце статьи будет тест в студийных условиях, где я сфокусируюсь более точно.
Carl Zeiss Makro-Planar 100/2.8
Carl Zeiss Planar 50/1.7
Carl Zeiss Planar 85/1.4
Объективы с исправленными продольными хроматическими аберрациями
Carl Zeiss Aposonnar 200/2
Aposonnar, оптическая схема. Указан ахроматический даблет с линзой из флюорита
а также все APO:
Tele-Apotessar 300/2.8
Tele-Apotessar 500/5.6
Tele-Apotessar 800/8
Carl Zeiss Distagon 21/2.8
Заявлено использование ахроматического даблета. Но возможно не флюорит (про него ничего не сказано).
Carl Zeiss Vario- Sonnar 28-70/3.5-4.5
Заявлен и присутствует ахроматический даблет.
Студийные тесты на продольную аберрацию
Для всех 50мм объективов (включая 60мм) расстояние до мишени 40см. Наклон оптической оси объектива относительно мишени примерно 40град.
Carl Zeiss Planar 50/1.4 vs Carl Zeiss Planar 50/1.7
50/1.4@F1.4 (слева) vs 50/1.7@F1.7
Carl Zeiss Planar 50/1.4@F2.8(слева) vs Carl Zeiss Planar 50/1.7@F2.8
Carl Zeiss Planar 50/1.7 vs Carl Zeiss Makro-Planar 60/2.8
Carl Zeiss Planar 50/1.7@F2.8 (слева) vs Carl Zeiss Makro-Planar 60/2.8@F2.8
Carl Zeiss Planar 135/2.8 vs Юпитер-37А 135/3.5
Юпитер-37А 135/3.5@F3.5 (слева) vs Carl Zeiss Planar 135/2.8@F4
Выводы
Не стал я размещать дальнейшие картинки так как на мой взгляд итак всё ясно. Среди не-апохроматов достаточно сильны продольные аберрации, но они вовсе не мешают снимать хорошие сюжеты, если не снимать мощный контровый свет, наподобие солнца. Можно вобщем-то и солнце снимать, но на хорошо прикрытых диафрагмах. Никакой мистики тут не получилось. Не скорректированные объективы одного фокусного расстояния имеют примерно одинаковые ХА. Получше на мой взгляд скорректирован Carl Zeiss 85/1.4, но когда я пробую его использовать на F1.4, то его продольные аберрации ничуть не меньше, чем у остальных, так как он поставлен в невыгодные условия. Carl Zeiss 50/1.4 тоже, как правило используется на полностью открытой диафрагме и соответственно на его снимках вы чаще встретите фиолетовые каёмки.
Carl Zeiss Makro-Planar 100/2.8@F5.6
Следовательно нужно стараться избегать жестко контрового света для большинства объективов.
Carl Zeiss Makro-Planar 100/2.8@F5.6
При всех своих замечательных оптических характеристиках они не могут обеспечить абсолютное сведение лучей в таких условиях. Источник света должен быть чуть выше-ниже, но не «в лоб». Или диафрагма значительно прикрыта.
Вот, к примеру, свет через туман и проблем нет.
Есть еще некоторое количество светосильных фикс-объективов менее именитых производителей, таких как Samyang и Sigma. Некоторые из них, а в частности Sigma 85/1.4 демонстрируют почти полное отсутствие продольных аберраций.
Как же это объяснить? Наиболее уважаемые производители проигрывают менее известным.
Но в процессе раскопок информации на эту тему я наткнулся на интересный материал, в котором было рассказано как повысить чёткость изображения биноклей (производители Zeiss, Nikon etc.). Оказывается, поскольку хроматические аберрации снижают резкость изображения, то в биноклях некоторые производители поступаются красным спектром и отфильтровывают его на этапе прохождения через бинокль, используя стекло мало пропускающее красный спектр. В результате такой системе остается сфокусировать лишь оставшиеся световые лучи. А чем меньше лучей, тем проще их сфокусировать в одной плоскости и соотвественно выше резкость.
Тогда что мешает поставить стекло, фильтрующее некоторые участки спектра в объектив и тем самым уменьшить хроматические аберрации и увеличить резкость?
Это пока только догадки и требуют подтверждения. Но всё когда-то начиналось с догадок.
А вообще это был бы нечестный приём.
Теперь нужна мишень с непрерывным градиентом цвета и сфотографировать её разными объективами (в частности Samyang 85/1.4) для того, чтобы установить истину.
А всем удачных фото! 🙂
Carl Zeiss Makro-Planar 100/2.8
Поперечные хроматические аберрации
Откуда возникают
Поперечные хроматические аберрации (lateral chromatic aberrations, axial chromatic aberrations) возникают из-за того, что лучи света с разной длиной волны по-разному преломляются, проходя через стекло. В результате они выходят под разным углом и чем ближе к краю линзы, тем сильнее отличие в угле преломления. По этой же причине в центре такой вид аберраций практически отсутствует (потому и одно из названий аберрации — осевая) и сильно проявляется к краям изображения.
Цвета они могут иметь разные. Чаще всего фиолетово-зеленые или красно-синие.
Как выглядят
Исправление хроматических аберраций
Хотите бесплатно получать свежие
статьи по фото?