Hur ser astigmatism ut på ett fotografi?

Astigmatism är enklast att upptäcka när du fotograferar små ljuspunkter mot en mörk bakgrund.

Stjärnhimlen är därför ett mycket bra testmotiv. Ett objektiv med låg astigmatism kan återge stjärnorna som små, relativt runda punkter även nära bildens hörn. Om astigmatismen är kraftigare kan stjärnorna istället bli utdragna till små streck. Beroende på fokusläget kan dessa streck vara orienterade i olika riktningar. Även vanliga fotografier kan påverkas. Fina detaljer som löper i en viss riktning kan återges med högre skärpa än detaljer som löper vinkelrätt mot dem. Resultatet blir en ojämn detaljåtergivning, särskilt längre ut mot bildens kanter.

Ett verkligt exempel på astigmatism

 

På bilden ovan ser du hur ljuspunkter ut mot bildens ytterområden inte återges som perfekta punkter. Istället har de blivit utdragna i en riktning. Detta illustrerar hur astigmatism kan påverka objektivets återgivning av små, tydliga detaljer. Det är framför allt vid den här typen av motiv som skillnader mellan olika objektivs optiska korrigering blir tydliga.

Vad är astigmatism inom fotografering?

Astigmatism är en optisk aberration som innebär att ljus från en punkt utanför objektivets optiska axel inte fokuseras på samma avstånd i två vinkelräta riktningar.

I ett idealiskt objektiv skulle ljusstrålar från en punkt i motivet samlas i en gemensam fokuspunkt på kamerans sensor. Men vid astigmatism samlas ljuset på olika avstånd beroende på vilken riktning i ljusknippet vi undersöker. Det gör att en punktformig ljuskälla kan återges som ett kort streck istället för en rund punkt. Fenomenet blir vanligtvis tydligare längre ut mot bildens kanter och hörn.

Varför uppstår astigmatism i ett objektiv?

När ljus från en punkt utanför bildens centrum passerar genom objektivet kommer det in snett i förhållande till objektivets optiska axel. I ett optiskt system med astigmatism fokuseras ljuset då olika i två vinkelräta plan. Dessa kallas det tangentiella planet och det sagittala planet. Skillnaden mellan deras fokuslägen gör att objektivet inte kan återge punkten perfekt skarpt i båda riktningarna samtidigt. Istället bildas två separata linjeformade fokuslägen på olika avstånd. Mellan dessa ligger ett område där ljusfläcken kan vara mer rundad, men där den fortfarande inte är perfekt skarp. Detta är grunden till astigmatism.

Tangentiell och sagittal astigmatism – vad är skillnaden?

För att förstå astigmatism behöver vi känna till två riktningar i objektivets bildfält.

Tangentiell riktning

Den tangentiella, eller meridiella, riktningen följer en linje från bildens centrum ut mot kanten. Man kan tänka sig en cykelekers riktning från navet och utåt.

Sagittal riktning

Den sagittala riktningen är vinkelrät mot den tangentiella. I bildplanet följer den lokalt en riktning som är tangent till en tänkt cirkel runt bildens centrum. Det viktiga är att ljuset kan ha olika bästa fokus i dessa två riktningar.

Hur ser de två fokuslägena ut?

När ljuset når det tangentiella fokusläget kan ljuspunkten återges som en kort linje i sagittal riktning. Vid det sagittala fokusläget blir linjen istället orienterad i tangentiell riktning. Det är därför en ljuspunkt kan ändra form och tyckas vrida sig ungefär 90 grader när man passerar genom de olika fokuslägena. Den exakta formen kan påverkas av andra aberrationer som förekommer samtidigt.

Varför syns astigmatism främst i bildens hörn?

I ett idealiskt rotationssymmetriskt objektiv sammanfaller de tangentiella och sagittala riktningarna för ljus som kommer rakt längs objektivets optiska axel. Men när ljuset kommer snett in mot objektivet kan de två riktningarna få olika fokuslägen. Ju längre bort från bildens centrum en motivpunkt befinner sig, desto större blir vanligtvis infallsvinkeln. Därför kan astigmatismen öka mot bildens kanter och hörn. Det är också en anledning till att ett objektiv kan vara mycket skarpt i mitten men ha mer komplicerade oskärpefel i hörnen.
 

Vad är skillnaden mellan astigmatism och koma?

Astigmatism och koma är två olika optiska aberrationer som båda kan påverka ljuspunkter utanför bildens centrum. De förekommer dessutom ofta samtidigt. Astigmatism innebär att ljuset har olika fokuslägen i två vinkelräta riktningar. Det kan göra att en punkt återges som ett kort streck, vars riktning varierar med fokuseringen. Koma innebär att en ljuspunkt utanför objektivets optiska axel återges asymmetriskt, ofta med en form som påminner om en liten komet. I verkliga fotografier kan det vara svårt att skilja fenomenen åt eftersom flera optiska fel kan samverka. En utdragen stjärna i bildhörnet behöver därför inte bero enbart på astigmatism.

Vad är skillnaden mellan astigmatism och krökt bildplan?

Astigmatism och krökt bildplan är närbesläktade men inte samma sak. Vid krökt bildplan ligger objektivets bästa fokus på en böjd yta istället för på ett plant sensorplan. Vid astigmatism finns två olika fokusytor, en för det tangentiella och en för det sagittala fokusläget. Dessa ytor kan också vara krökta. Astigmatism beskriver alltså framför allt skillnaden mellan fokuslägena i två riktningar, medan bildfältskrökning beskriver hur fokusytan förändras över bildfältet. Ett objektiv kan ha krökt bildplan utan kraftig astigmatism och tvärtom.

Är astigmatism vanligare hos vidvinkelobjektiv?

Astigmatism kan förekomma hos objektiv med många olika brännvidder. Men vidvinkelobjektiv är ofta särskilt utmanande att konstruera eftersom de ska återge motiv från stora bildvinklar. Det gör kontrollen av astigmatism och andra optiska fel extra viktig. Även ljusstarka normalobjektiv och teleobjektiv kan dock uppvisa astigmatism. Hur mycket som märks beror på objektivets konstruktion, bländaröppning och var i bildfältet detaljerna finns. Det går därför inte att avgöra hur mycket astigmatism ett objektiv har enbart genom att titta på brännvidden.

Hur minskar man astigmatism?

Det finns flera sätt att minska hur tydligt astigmatism påverkar fotografierna.

1. Blända ner objektivet

Ett av de enklaste sätten är att använda en mindre bländaröppning. När du bländar ner begränsas ljusknippets utsträckning, vilket ofta minskar de synliga effekterna av astigmatism. Om du fotograferar vid exempelvis f/1,4 kan du prova att blända ner till f/2 eller f/2,8. Hur stor förbättringen blir beror på objektivets optiska konstruktion.

2. Välj ett objektiv med god astigmatismkorrigering

Om du fotograferar mycket stjärnhimmel eller andra motiv med små detaljer över hela bildytan är det klokt att välja ett objektiv med god korrigering av astigmatism. Titta särskilt på verkliga testbilder från bildens ytterområden. Enbart hög skärpa i centrum säger inte särskilt mycket om hur objektivet återger punkter nära hörnen.

3. Beskär bilden vid behov

Eftersom astigmatism ofta blir kraftigare längre ut från bildens centrum kan en mindre beskärning minska mängden synliga optiska fel. Det förändrar inte objektivets egenskaper, men kan förbättra slutresultatet.

Astigmatism vid astrofotografering

Vid astrofotografering används ofta stora bländaröppningar för att samla så mycket ljus som möjligt. Samtidigt innehåller stjärnhimlen mängder av små ljuspunkter som tydligt avslöjar objektivets optiska egenskaper. Det gör astigmatism särskilt relevant. En fotograf som vill ha skarpa stjärnor över hela bilden bör därför inte bara undersöka objektivets ljusstyrka. Det är också viktigt att granska hur stjärnorna återges i bildens hörn vid största bländaren och efter viss nedbländning. Ett objektiv som presterar utmärkt vid vanlig fotografering kan visa tydliga optiska fel när det används för stjärnhimlen.

Kan man korrigera astigmatism i Lightroom eller Photoshop?

Astigmatism är svårare att korrigera i efterhand än exempelvis lateral kromatisk aberration, vinjettering eller distorsion. Problemet handlar om hur ljuset fokuserades när bilden togs. Om fina detaljer har blivit utdragna eller förlorat skärpa i en viss riktning går den ursprungliga informationen inte alltid att återskapa. Bildredigering kan i vissa fall förbättra den upplevda skärpan, men det är inte samma sak som att korrigera objektivets optiska astigmatism. Den bästa lösningen är därför att minska problemet vid fotograferingen eller använda ett objektiv som är bättre korrigerat.

Hur korrigerar objektivtillverkare astigmatism?

Astigmatism kan reduceras genom att objektivets linselement utformas och kombineras så att skillnaden mellan de två fokuslägena minskar. Konstruktörer använder avancerade optiska beräkningar och olika typer av glas och linselement för att optimera resultatet. Asfäriska linselement kan vara ett av verktygen, men även konstruktioner med sfäriska linselement kan korrigeras väl. Det är också viktigt att objektivets olika aberrationer balanseras mot varandra. En förändring som förbättrar astigmatismen kan påverka exempelvis bildfältskrökning, distorsion eller andra optiska egenskaper. Objektivkonstruktion handlar därför om att hitta en fungerande helhet.

Hur testar man ett objektiv för astigmatism?

Vill du själv undersöka hur ett objektiv återger ljuspunkter kan du göra ett enkelt test.

1. Placera kameran på ett stabilt stativ.

2. Fotografera små ljuspunkter, exempelvis stjärnor eller avlägsna ljuskällor.

3. Börja med objektivets största bländare.

4. Fokusera noggrant i bildens centrum.

5. Granska ljuspunkter nära bildens hörn.

6. Prova sedan en något förändrad fokusering och jämför hur ljuspunkternas form förändras.

7. Upprepa testet med objektivet nedbländat ett eller två steg.

Om de utdragna ljuspunkterna ändrar orientering när fokus ändras kan det vara ett tecken på astigmatism.

Kom ihåg att även koma, bildfältskrökning och andra optiska fel kan påverka resultatet.

Är astigmatism i ett objektiv samma sak som astigmatism i ögat?

Begreppet används både inom fotografisk optik och synvetenskap. I båda fallen handlar det om att det optiska systemet har olika brytning eller fokusförhållanden i olika riktningar. Men astigmatism i ögat orsakas ofta av att hornhinnan eller ögats lins har olika krökning i olika riktningar. Hos kameraobjektiv handlar den vanliga astigmatismen istället om hur snett infallande ljus avbildas av ett optiskt system. Fenomenen är besläktade men uppstår alltså inte alltid av samma anledning.

Sammanfattning, därför är astigmatism viktigt att känna till

Astigmatism är ett optiskt fel som gör att ljuset fokuseras på olika avstånd i två vinkelräta riktningar. Det kan få små ljuspunkter att bli utdragna till linjer och göra att skärpan varierar beroende på detaljernas riktning. Fenomenet märks ofta tydligast nära bildens kanter och hörn, särskilt vid stora bländaröppningar. För fotografer som vill ha hög skärpa över hela bildytan, exempelvis vid astrofotografering och landskapsfotografering, är objektivets astigmatismkorrigering en viktig egenskap. Genom att testa objektivet vid olika bländare och fokusinställningar kan du få en bättre förståelse för hur det presterar i praktiken.