Combien y a-t-il de types d'aberration optique dans les lentilles? Et quels sont-ils?

Il existe de nombreux types d'abbérations optiques que vous pouvez rencontrer avec une lentille. L'Aberration chromatique est un seul d'entre eux. Certains sont plus drastiques, d'autres sont plus subtils.

Lens Flare

L'aberration la plus connue est probablement la fusée éclairante. Le Flare se produit lorsque la lumière non incidente pénètre dans l'objectif et se réfléchit des différents éléments de l'objectif et/ou du diaphragme. L'effet, lorsqu'il est assez fort, peut créer des taches et des stries lumineuses, et peut également avoir un effet néfaste sur le contraste là où il se produit. Le Flare est généralement causé par une source lumineuse proche de la scène, telle que le soleil ou une lumière vive éclairant votre scène.

Vous pouvez atténuer ou éliminer les reflets en utilisant un pare-soleil. Pour les téléobjectifs, une capuche ronde bloquera toute lumière non incidente. Pour les lentilles plus larges, une capuche en forme de pétale est la meilleure, car elle prend en compte le facteur de forme large du capteur. Les éléments de lentille multicouches aident à réduire les réflexions indésirables et, lorsqu'ils sont utilisés pour les éléments de lentille avant et arrière, mais en particulier lorsqu'ils sont utilisés sur tous les éléments de lentille internes, peuvent considérablement réduire le torchage. Les filtres, étant un élément de verre supplémentaire avec leurs propres imperfections, augmenteront probablement les chances de torchage.

Les images fantômes

Semblable à la fusée éclairante, les images fantômes sont le résultat de la lumière qui rebondit sur votre capteur, se réfléchit sur l'élément ou les éléments de l'objectif arrière et revient au capteur. Les images fantômes créent généralement une réplique douce et décentrée de votre image principale. Cela peut ressembler un peu à ce qu'une personne atteinte d'astigmatisme voit, une copie décalée légèrement floue ou striée de la scène.

Les lentilles de meilleure qualité utilisent des éléments de lentilles à revêtement milti pour réduire autant que possible la réflexion et peuvent limiter les cas où des images fantômes sont possibles. Cependant, il est impossible d'éliminer complètement la réflexion et, dans les bons scénarios, les images fantômes sont toujours possibles dans une certaine mesure.

Déformation

Un autre type de comportement aberrant de la lentille est la distorsion. Il est disponible en deux variétés: pincushion et barrel. Dans la plupart des zooms, la distorsion se produit aux extrémités de la distance focale. Les lentilles moins chères ont souvent plus de problème de distorsion que les lentilles de meilleure qualité, mais à peu près toutes les lentilles ont un certain degré de distorsion (y compris les nombres premiers.) De nombreuses lentilles ont un degré de distorsion si faible que ce n'est pas un facteur, et d'autres sont clairement perceptibles. La distorsion peut ne pas être un problème si vous ne photographiez pas des sujets qui rendent les effets de la distorsion apparents, comme des murs de briques ou des bâtiments.

En plus de la distorsion en coussinet et en barillet, de nombreux objectifs créeront une distorsion en perspective. En particulier avec les objectifs grand angle, des distorsions en perspective peuvent être observées lors de l'utilisation de focales très larges.

Certains types de lentilles, souvent appelées lentilles TS ou Tilt-Shift, ont tendance à générer très peu de distorsion en barillet ou en coussinet. Ces objectifs offrent deux contrôles supplémentaires sur la mise au point et le zoom normaux: tilt et shift. En utilisant ces contrôles supplémentaires, un photographe peut réduire la distorsion de la perspective à un degré ou à un autre, et restaurer un degré approprié de perspective de Détroit à vos images.

L'Aberration Sphérique

L'aberration sphérique est un autre type d'aberration optique qui peut se produire dans les objectifs de caméra. Il résulte de la différence de réfraction sur les bords d'une lentille par rapport au centre, ce qui entraîne une mauvaise convergence de la lumière plutôt que la convergence dans un point focal. L'aberration sphérique entraîne généralement plus doux accent, plutôt que claire et nette.

L'aberration sphérique peut être corrigée de plusieurs façons. Une combinaison de lentilles sphériques convexes et concaves peut être utilisée pour corriger la convergence de la lumière. Les objectifs professionnels haut de gamme modernes comprennent souvent un élément de lentille asphérique. Les lentilles asphériques provoquent moins de réfraction sur les bords et plus au centre, ce qui entraîne une convergence appropriée sur une distance focale donnée.

Certains objectifs, tels que les objectifs portrait à mise au point douce, laissent intentionnellement une certaine quantité d'aberration sphérique en place pour produire des clichés plus agréables. Dans ces cas, l'aberration sphérique est un effet souhaitable, que vous pouvez explicitement rechercher dans une lentille.

Coma

Liée à l'aberration sphérique, l'aberration comatique est un problème de réfraction qui se produit dans les sources lumineuses ponctuelles hors axe. En raison de la différence de réfraction près des bords d'un élément de lentille sphérique, les sources ponctuelles hors axe peuvent apparaître étirées et "auréolées" au plan focal. Coma est généralement une combinaison d'aberration sphérique d'une source lumineuse ponctuelle et d'aberration chromatique pour produire un effet qui ressemble à une comète.

Le Coma est généralement contrôlé en utilisant des lentilles de la courbure appropriée pour minimiser la distorsion des bords. Dans les objectifs de caméra, une combinaison d'éléments de lentille est généralement nécessaire pour minimiser de telles aberrations optiques. L'aberration comatique est un problème qui affecte en grande partie ceux qui font de la photographie de nuit ou de l'Astrophotographie, car les sources lumineuses ponctuelles sont les plus courantes sur ces scénarios.

Diffraction

Un dernier type de distorsion est également possible, et répandue sur toutes les caméras. La Diffraction est un effet de la lumière, étant donné sa nature de forme d'onde. Lorsque les vagues rencontrent un bord ou une ouverture, elles ont tendance à se plier autour de lui. Le diaphragme d'un appareil photo permet de contrôler l'ouverture ou l'ouverture par laquelle la lumière passe sur son chemin vers le capteur. L'ouverture nous donne le contrôle sur la quantité de lumière qui atteint le capteur...mais en conséquence, il peut également provoquer un flou diffractif via un effet appelé le disque airy.

À des ouvertures suffisamment larges, la diffraction est suffisamment faible pour ne causer aucun problème. Cependant, tous les capteurs ont une limite de diffraction, au-delà de laquelle les effets de la diffraction commenceront à affecter la qualité de l'image. Pour la plupart des capteurs, c'est autour de f/8 à f/11. Plus les photosites sont grands et plus la microlentification autour de chaque photosite sur un capteur est efficace, plus l'ouverture limite est élevée. Lorsque l'ouverture est arrêtée suffisamment loin en dessous de la limite de diffraction, l'effet airy disc permet à la lumière de saigner au-delà du pixel du capteur prévu (photosite) et d'en affecter d'autres. Les ouvertures inférieures à f / 22 ou plus commenceront généralement à causer suffisamment de perte de netteté pour contrer les gains en ayant une ouverture plus serrée.

Alors que la diffraction de la lumière est causée par le diaphragme dans un objectif, il convient de noter que l'effet résultant dépend du capteur de la caméra. Les grands capteurs plein format dans les boîtiers D'appareils photo reflex numériques haut de gamme présenteront des problèmes de diffraction moins que les capteurs plus petits dans les boîtiers D'appareils photo reflex numériques d'entrée de gamme, qui à leur tour présenteront des problèmes nettement moins que les minuscules capteurs denses en pixels de la plupart des caméras.

J'essaie d'écrire une réponse plus orientée photographe. Ainsi, les différents problèmes liés à la lentille sont:

• Le vignettage - les coins du cadre sont plus foncés que le centre
  • visible dans le viseur/écran
  • pour éviter-arrêtez votre ouverture, les filtres ne font qu'empirer les choses, vous pouvez donc essayer sans
  • post-traitement-relativement facile à corriger
  • une attention particulière nécessaire dans les prises de vue panoramiques
  • le vignettage ne doit pas être confondu avec la perte de détail ni la perte de contraste dans les bords
• Lens flare - taches solaires ou zones à faible contraste dans le cadre
  • habituellement visible dans le viseur / à l'écran
  • pour éviter-utilisez un pare-soleil, changez votre position pour garder les points lumineux hors de l'image si possible, les filtres ne font qu'empirer les choses, vous pouvez donc essayer sans
  • post-traitement-difficile à corriger dans les zones avec beaucoup de détails
• Diffraction - votre image commence à être douce partout si vous vous arrêtez trop (sur f8-f16 en fonction de la densité de l'élément du capteur)
  • visible à l'écran si zoomé
  • pour éviter-connaître votre limite de diffraction et ne vous arrêtez pas là-dessus, une alternative coûteuse consiste à utiliser des lentilles tilt on tilt-shift
  • post-traitement ne peut pas être corrigé
  • la diffraction ne doit pas être confondue avec des erreurs de mise au point et un bougé de caméra beaucoup plus courants (ce dernier est un flou directionnel)
• Aberration chromatique - lueur verte / magenta sur les bords des reflets, généralement appelée " franges violettes"
  • visible à l'écran si zoomé
  • pour éviter-connaître les points sensibles de vos lentilles, arrêtez-vous
  • post-traitement - facile à corriger
• Déformation - les lignes verticales et horizontales sont incurvées dans les bords du cadre (distorsion du canon-courbes vers l'extérieur, distorsion du coussinet-courbes vers l'intérieur, distorsion complexe-courbes ondulées)
  • facilement perceptible dans le viseur/écran
  • à éviter - vous ne pouvez pas à moins d'avoir un meilleur objectif disponible
  • post-traitement-relativement facile à corriger (sauf distorsion complexe)
  • une attention particulière nécessaire dans les prises de vue panoramiques

Pas vraiment dans la même catégorie, mais aussi aspect très important de lentilles est résolution, ou en fait, nous nous soucions généralement de la perte de résolution vers les bords en raison de diverses autres aberrations telles que le coma, l'astigmatisme, la courbure du champ, etc. Vous pouvez généralement améliorer les choses lorsque vous vous arrêtez et vous devriez essayer, car vous ne pouvez pas le corriger en post-traitement.

Il convient de garder à l'esprit que il n'y a pas une telle chose comme les lentilles parfaites et chaque objectif a un certain degré d'aberrations en raison des compromis faits lors de la conception optique.

Les aberrations strictement "optiques" (c'est-à-dire front d'onde) sont:

1. Défocus (courbure de champ)
2. L'aberration sphérique
3. Coma
4. Astigmatisme
5. La courbure de champ.
6. La distorsion de l'Image

Mais ceux qui sont les plus susceptibles d'affecter vos photos sont:

Aberration chromatique - différentes couleurs sont focalisées sur différentes positions dans l'image, ce qui donne des arcs-en-ciel autour d'objets lumineux, en particulier sur le ciel.

Flare / ghosting-la lumière est diffusée à l'intérieur de l'objectif, soit à partir du verre ou du corps métallique. Cela crée la rangée de cercles colorés allant vers le soleil que vous voyez parfois dans les films et réduit le contraste de l'image.

1. Aberration sphérique: les rayons venant de près de l'axe de la lentille arrivent au plan focal a forment un sommet à une distance spécifique en aval. Les rayons des marges de la lentille forment un sommet à une distance différente.

2. Coma: lié à L'Aberration sphérique mais diffère en ce que le patch produit au foyer n'est pas un disque, mais sa forme ressemble à une comète.

3. Astigmatisme: le patch produit est un ovale.

4. Courbure de champ: la mise au point de l'objectif doit se former sur une surface plane comme la surface plane du capteur numérique. Au lieu de cela, la surface du capteur doit être incurvée comme l'intérieur d'un bol.

5. Distorsion: un sujet rectangulaire doit être représenté comme un rectangle avec tous les côtés carrés. Au lieu de cela, les images rectangulaires avec les côtés bombés vers l'extérieur (baril) et/ou bombés vers l'intérieur (pincushion).

6. Aberration chromatique transversale: la lumière bleue et rouge se focalisent à la même distance de l'objectif, mais les deux ont des focales légèrement différentes.

7. L'aberration chromatique longitudinale: L'emplacement réel de l'image est fonction de la longueur d'onde. Le plan d'image rouge se forme plus loin de l'objectif. Le plan d'image violet se forme en premier. Les autres couleurs se forment entre les deux. Chaque image couleur est légèrement différente en taille.