Kromatske aberacije objektiva

Ako se malo dublje zagledamo u naša fotografska ostvarenja ili ako nam netko naruči veća povećanja, možda ćemo primjetiti purpurne obrube na nekim dijelovima fotografije. Takve greške zovu se kromatske aberacije (kod optičkih instrumenata aberacija je skup pogrešaka u slici zbog nesavršenosti optičkih sustava (optička aberacija može biti kromatska i sferna)). Kromatska aberacija, ili akromatizam, je greška kod koje objektiv ne izoštrava sve boje u istoj točki. Cijena objektiva uvelike ovisi i o tome na koji način su korigirane kromatske aberacije. Pri izboru objektiva poželjno je proučiti njegove kromatske karakteristike.

Objektiv koji je korigiran samo za jednu boju (valnu dužinu) zove se monokromat (u uporabi su u proizvodnji čipova i drugdje gdje je potrebna jednobojna svjetlost).Većina objektiva za fotografiju je korigirana za puno širi spektar boja da bi se postigla što bolja ukupna oštrina. Ti se objektivi nazivaju akromati.

Najočitija aberacija je longitudinalna kromatska aberacija (LCA). Kod monokromata je fokusna duljina samo jedna, a kod akromata svaka valna dužina svjetla (boja) ima različitu fokusnu duljinu pa se na fokusnoj plohi (filmu, senzoru…) pojavljuju obojani rubovi (fokus plave boje je ispred plohe, fokus zelene je na plohi (tj. slika je izoštrena) dok je fokus crvene iza plohe), što rezultira neoštrinom (sl. 1). Longitudinalna aberacija se može umanjiti smanjenjem otvora blende.

sl. 1 – s lijeve strane je fotografija istog motiva snimljena korigiranim objektivom, a s desne nekorigiranim objektivom

kromatske aberacije
Plavo-zeleno-crvena kromatska aberacija naziva se još i aberacija prmarnog spektra. Ono što ostane neispravljeno je aberacija sekundarnog spektra (žuto-purpurno). Kod objektiva većeg otvora blende i veće žarišne duljine sekundarni spektar postaje veći i skuplji problem i jače utječe na kvalitetu slike. Optički stručnjaci za rješenje tog problema posežu za specijalnim, vrlo skupim materijalima (alkalna fluoridna stakla, kalcij fluorid, kremen) i takvi objektivi se nazivaju apokromati. Prema tome, kada vidite na objektivu oznaku APO to znači da je objektiv izuzetne kvalitete (i cijene). Kod superakromat objektiva korigirana je i transverzalna kromatska aberacija i ti objektivi spadaju u razred najkvalitetnije i najskuplje optike za fotoaparate.
Kromatska aberacija koja je danas najčešća kod objektiva je sekundarna lateralna (transverzalna) kromatska aberacija (TCA) tj. aberacija koja se pojavljuje sa strane kontrastnih objekata (npr. grane drveća ispred svijetle pozadine) u sekundarnom spektru (ružičasti i plavozeleni obrub). Događa se zbog različitog povećanja (tele objektiv) ili smanjenja (širokokutni objektiv) razlićitih boja, tj. slika može biti različitih dimenzija kod različitih boja koje se ne poklapaju savršeno i dobivamo obojane rubove na motivu. Ne mijenja se promjenom otvora blende, jedino se može sakriti neoštrinom ili softverski filtrirati. Jako ovisi o žarišnoj duljini objektiva (veća duljina – veća aberacija). Većina softvera danas posjeduje filtere za popravljanje tih aberacija, što čine prilično uspješno, a i neki fotoaparati imaju algoritam za njihovo otklanjanje što rezultira prividno oštrijom fotografijom s boljom definicijom detalja. Dobro ugođeni objektivi prema razlučivosti senzora imaju aberacije do jedan piksel. Neki kompaktni fotoaparati imaju vrhunsku optiku koja iscrtava vrlo oštru sliku, tako da je bolje kupiti kompakt s kvalitetnijim objektivom nego onaj s više megapiksela na senzoru.

Kod digitalnih fotoaparata postoje još i obojenja koja su posljedica konstrukcije senzora. Ispred senzora se nalazi visokoreflektivan blokator infracrvenog svjetla pa se između njega i senzora mogu pojaviti višestruke refleksije. Mikro leće na senzoru također mogu imati same po sebi kromatske aberacije. Anti-moire filter i interpolacija stvaraju svoje pogreške. Kod CCD senzora prisutan je i tzv. blooming odnosno prelijevanje naboja između piksela prilikom dugih ekspozicija.

Aberacije se pojavljuju u većem intenzitetu na rubnim dijelovima fotografija i umanifestiraju se kao komplementarna obojenja na suprotnim stranama objekta (crveno-cyan, plavo-žuto, purpurno-zeleno).

Postoje različiti načini korekcije, a koji ćemo odabrati ovisi od vrste aberacije i veličine fotografije. LCA, purpurni i plavi rubovi se mogu smanjiti smanjenjem otvora zatvarača. U puno slučajeva aberacije se mogu smanjiti eksponiranjem prema svjetlijim djelovima. TCA se može smanjiti softverski ili boljim objektivom. Fiksni objektivi manje pate od TCA nego jeftiniji zum objektivi. Konverteri za povećanje žarišne duljine uglavnom proizvode velike aberacije. Ako se rade panorame od više snimaka potrebno je prilikom snimanja raditi veće preklope pa se koriste centralni dijelovi snimke na kojima je aberacija manja.

Sl. 2.  Shematski prikaz uzroka kromatske aberacije i neke metode korekcije

shematski prikaz kromatske aberacije
o

….