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Homogenität der Ausleuchtung

Vignettierung & Abschattung, Mechanische Vignettierung, Cos4-Vignettierung, Sensorabschattung

Alle von Objektiven erzeugten Bilder leiden unter einem Intensitätsabfall vom Bildmittelpunkt zum Rand. Da dies die Eignung einer Optik für eine Anwendung beeinflussen kann, muss ein Objektiv hinsichtlich dieses Verhaltens, das Vignettierung genannt wird, untersucht werden.

Vignettierung & Abschattung

Bei jedem Objektiv fällt die Bildhelligkeit zum Rand hin ab. Die Ursachen für diesen Helligkeitsabfall können in zwei Gruppen aufgeteilt werden: diejenigen, die von der Optik verursacht werden, und diejenigen, deren Ursache beim Sensor liegt.

Mechanische Vignettierung

Bei dieser Art der Vignettierung wird der optische Strahlengang im Randbereich mechanisch durch begrenzende Fassungsteile der Optik abgeblendet. Dies ruft eine Abschattung an den Bildrändern hervor. Dies tritt häufig auf, wenn der Bildkreis oder die Größe der Optik zu klein für den Sensor sind.

Cos4-Vignettierung

Alle Optiken werden von der sogenannten Cos4-Vignettierung beeinflusst. Die Ursache hierfür ist der physikalisch bedingte Lichtverlust durch längere Wege und flachere Winkel im Randbereich.

Sensorabschattung

Bei den meisten der in Bildverarbeitungsanwendungen benutzten Sensoren werden Mikrolinsen verwendet, die einfallendes Licht sammeln und es auf den aktiven Pixelbereich fokussieren. Unter Umständen kann es aber sein, dass auftreffendes Licht in einem flachen Winkel auf den Sensor fällt und ein Teil des Lichts so gebrochen wird, dass es nicht mehr in den aktiven Bereich des Pixels trifft, wie das nachfolgende Bild verdeutlicht.

Einige Sensoren haben bedingt durch zusätzliche auf dem Chip befindliche Elektronik asymmetrische aktive Pixelbereiche (siehe Bild). Diese Pixel beeinflussen die erzeugten Bilder, da das Licht unterschiedlich auf den aktiven Pixelbereich auftrifft. Entlang einer Achse sammelt sich mehr Licht, wodurch ein unerwünschter Abschattungseffekt entsteht.

Wie das nächste Bild zeigt, trifft das Licht von einem Weitwinkelobjektiv oft in großem Winkel auf und verursacht massives Sensor-Shading, da viel Licht auf die nicht empfindlichen Bereiche des Pixels auftrifft.

Der Shading-Effekt tritt bei manchen Sensoren deutlich stärker auf als bei anderen. Bei kritischen Anwendungen ist dies schon bei der Kameraauswahl zu beachten. Bei der Auswahl des Objektivs sind Optiken mit kleineren bildseitigen Austrittswinkeln günstiger. Bildseitig telezentrische Objektive sind ideal.