БЛОГ ДМИТРИЯ ЕВТИФЕЕВА
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.
триплет Апохромат
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
f2.8, crop 100%
f4, crop 100%
f5.6, crop 100%
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
canon 50/2.5 @ 2.8
F2.8, crop 100%
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
F2.8, crop 100%
F4, crop 100%
Carl Zeiss Planar 50/1.7
F1.7, crop 100%
F2.8, crop 100%
Carl Zeiss Planar 85/1.4
F1.4, crop 100%
F2.8, crop 100%
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
