Homogenität der Ausleuchtung
Wie die folgenden Bilder zeigen, können die Effekte der Vignettierung deutlich hervortreten und sind bei der Wahl der optimalen Optik zu berücksichtigen
Vignettierung und Abschattung
Mechanische Vignettierung
Cos4-Vignettierung
Mikrolinsenabschattung
Vignettierung und Abschattung
Bei jedem Objektiv fällt die Bildhelligkeit zum Rand hin ab. Dieser Helligkeitsabfall kann entweder von der Optik oder auf dem Sensor verursacht werden.
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.
Dieses Diagramm zeigt, wie der längere Lichtweg vom Objektiv zum Sensor und der kleinere Winkel zum Sensor die Ränder eines Bildes verdunkeln.
Mikrolinsenabschattung
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.
Dieser Effekt wird Mikrolinsenabschattung oder auch Shading genannt und tritt häufig bei Sensoren mit asymmetrischen Pixeln auf
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.
Mikrolinsenabschattung
Mikrolinsenabschattung, betrachtet aus verschiedenen Winkeln
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.
