Gids voor sferische aberratie

Heb je je ooit afgevraagd waarom de meeste lenzen de neiging hebben om zachter te zijn bij het fotograferen met grotere diafragma’s?

Misschien ben je een landschapsfotograaf en hou je ervan om met groothoeken te fotograferen, maar komen de beelden er meestal zacht uit, vooral in de hoeken?

Deze kleine gids voor sferische aberratie zal u helpen begrijpen wat er gebeurt en wat u eraan kunt doen.

Wat is Sferische Aberratie?

De meeste cameralenzen hebben bolvormige oppervlakken, omdat ze gemakkelijker te vervaardigen zijn. Bolvormige oppervlakken zijn echter niet probleemloos.

Een van de meest voorkomende problemen die een bolvormige lens kan hebben, wordt sferische aberratie genoemd.

Dit probleem treedt op wanneer de lichtstralen die passeren niet samenkomen op een enkel brandpunt. De lichtstralen die de randen van de lens raken, worden uiteindelijk anders gebroken (komen op verschillende plaatsen naar buiten) dan de stralen die dichter bij het centrum liggen.

Perifere stralen kunnen te veel gebogen zijn (positieve sferische aberratie) of niet genoeg (negatieve sferische aberratie).

Zo ziet het eruit:

Lichtstralen die in de buurt van de horizontale as passeren, zullen minder breken dan stralen die dichter bij de rand van de lens passeren (perifere stralen).

Als gevolg hiervan zullen lichtstralen die de lens op verschillende plekken raken, uiteindelijk op verschillende plaatsen langs de optische as raken en nooit helemaal convergeren.

Meestal zullen de stralen die door de rand van de lens gaan meer gebogen worden dan die dichter bij het centrum passeren.

Wat we echter van lenzen willen, is dat alle lichtstralen samenkomen op één brandpunt, zoals in de onderstaande afbeelding:

Wanneer al het licht in één punt samenkomt, komen beelden volledig scherp uit het midden naar de hoeken. Helaas, omdat de meeste van onze lenzen bolvormig zijn, zullen er bijna altijd enkele stralen zijn die niet samenkomen op het beoogde brandpunt.

Waarom treedt sferische aberratie op?

Er zijn drie hoofdoorzaken van dit specifieke optische probleem.

De eerste is lensontwerp. De kromming van de lens beïnvloedt de prestaties. Over het algemeen komen sferische aberraties meer voor bij lenzen met een kortere brandpuntsafstand dan bij langere lenzen.

De tweede is de kwaliteit van de materialen waaruit de lens bestaat. Materialen van slechte kwaliteit zijn een belangrijke factor en daarom krijgen we vaak “waar we voor betalen” wanneer we glas kopen.

De derde is hoe de lenselementen in de behuizing worden geplaatst. Als deze zelfs maar een beetje afwijken, zullen lichtstralen die verschillende delen van de lens raken, niet allemaal samenkomen op het brandpunt.

Wat is het verschil tussen sferische aberratie en chromatische aberratie?

Chromatische aberratie is vergelijkbaar met sferische aberratie in die zin dat het het gevolg is van de manier waarop licht wordt gebroken door een bolvormige lens.

Het is een beetje anders in de zin dat waar sferische aberratie optreedt wanneer een lens geen enkele kleur licht kan scherpstellen, chromatische aberratie optreedt wanneer een lens de verschillende kleuren (golflengten) niet op één punt kan scherpstellen.

Elke lens heeft een zogenaamde brekingsindex (het vermogen om licht te buigen). Deze brekingsindex varieert vaak met verschillende golflengten, waardoor elke kleurgolflengte onder een iets andere hoek wordt gebogen.

Het resultaat is een afbeelding met regenboogeffecten of, vaker, gekleurde randen van licht (meestal magenta of groen) waar in plaats daarvan scherpe grenzen moeten zijn.

Lenzen met een hogere brekingsindex hebben de neiging om minder chromatische aberratie te hebben dan glas met een lagere index, maar het is tot op zekere hoogte aanwezig in alle bolvormige lenzen.

De ironie is dat de meeste lenzen worden geleverd met een vorm van sferische aberratiecorrectie, en het is vaak deze poging tot correctie die de magenta tinten op de voorgrond en groene tinten op de achtergrond in onscherpe gebieden kan veroorzaken.

Het goede nieuws is dat chromatische aberratie vaak kan worden opgelost in de nabewerking. Elke software die lenscorrecties toepast, zal de truc doen.

Hoe wordt sferische aberratie gecorrigeerd?

Sphe corrigerenrical aberratie is niet zo eenvoudig als het corrigeren van chromatische aberraties.

Het is duidelijk dat het kopen van lenzen van hogere kwaliteit het aantal problemen in het algemeen zal verminderen, en u kunt sferische aberraties volledig vermijden als u zich een asferische lens kunt veroorloven.

Een andere optie is om te investeren in een gradiënt-index lens. Gradiëntindexlenzen verwijderen sferische aberratieproblemen door hun brekingsindex in hun midden te verhogen en geleidelijk te verlagen naarmate deze naar de rand van de lens beweegt.

Als deze twee opties buiten uw budget vallen, is er nog een optie: stoppen. Het hoeft niet vaak veel te zijn. Soms kan het diafragmeren met slechts een derde of twee van een stop een dramatische toename van de scherpte hebben.

Als je bijvoorbeeld een 50mm f/1.8 lens hebt en je krijgt modderige randen tijdens het fotograferen wijd open, verklein dan je diafragma tot f/2 of f/2.2 en je zult waarschijnlijk een aanzienlijke toename van de randscherpte opmerken.

Daarnaast is uw enige andere optie om te slijpen in de nabewerking.

Laatste woorden

Alle sferische lenzen hebben sferische aberratie. Hoeveel zal vooral afhangen van de kwaliteit van de lens.

Dat gezegd hebbende, het hoeft niet per se een probleem te zijn. Als je onderwerp zich in het midden van de foto bevindt, doen licht onscherpe randen er niet echt toe. Dit geldt vooral voor portretten en macrofotografie, waar je waarschijnlijk sowieso een ondiepe scherptediepte gebruikt voor een onscherpe achtergrond.

Als je echter rand-tot-rand scherpte nodig hebt, kun je het beste investeren in de beste lenzen die je je kunt veroorloven (sowieso een goed idee).

En jij dan? Hoe ga je te werk om dit probleem op te lossen?