Виньетирование – дефект, при котором яркость изображения падает к периферии по сравнению с его центром.

Главная причина виньетирования имеет простую геометрическую природу – обрезание внеосевых световых пучков элементами конструкции объектива (трубы телескопа) тем, что принято называть виньетирующими диафрагмами. То есть внеосевые точки изображения строится в условиях геометрического виньетирования меньшей апертурой, чем осевая (в центре изображения). Иногда различают виньетирование элементами конструкции (механическое виньетирование – mechanical vignetting) и краями линз в многолинзовых конструкциях (оптическое виньетирование – optical vignetting). Геометрическое виньетирование описывается отношением дефекта апертуры внеосевого пучка к апертуре осевого то есть коэффициентом виньетирования v = 1– A'/A'_o. Иногда рассматривают отдельно верхнее и нижнее виньетирование (коэффициент виньетирования верхней и нижней половины апертуры).
Геометрическое виньетирование приводит у падению яркости (освещенности) изображения к краю из–за уменьшения площади входного зрачка. Однако, довольно часто расчетчики объективов используют виньетирование для отсечения широких аберрационных "крыльев" полевых пучков.

Есть и более тонкие эффекты, вызывающие потемнение изображения к краю – падение освещенности в наклонных пучках (natural vignetting), аберрационное и пиксельное виньетирование, дисторсия изображения, зависимость светопотерь от угла падения световых лучей на оптические поверхности.

Используя формулы светотехники нетрудно показать, что даже в отсутствие каких либо преград на пути внеосевых пучков освещенность плоскости изображения будет падать пропорционально четверной степени косинуса полевого угла. Для широкоугольных объективов этот эффект имеет существенных вклад (табл. 1).

Аберрационное виньетирование – это различие в геометрии формы апертурной диафрагмы и соответствующего входного зрачка из–за еще нескомпенсированных в половине объектива аберраций типа комы и дисторсии. Этот эффект широко использовался М.М.Русиновым при разработке широкоугольных объективов для частичной компенсации падения освещенности в наклонных пучках.

В дисторзирующих объективах (вроде "рыбьего глаза") потемнение к краю компенсируется введением значительной отрицательной (бочкообразной) дисторсии.

Пиксельное виньетирование – уменьшение квантовой эффективности современных фотоприемников при наклонном падении световых пучков.

Практически важными для любителей астрономии являются случаи виньетирования при съемке фотокамерами Луны, Солнца и планет за окуляром (из–за несогласования зрачков), при расчете размера диагонального зеркала в схеме Ньютона, при планировании размеров изображения в условиях использования дополнительной оптики вроде линзы Барлоу, компенсатора комы и т.п.

Виньетирование – это дополнительное ограничение внеосевого пучка, вызванное любыми оправами или диафрагмами, кроме апертурной диафрагмы. В общем случае область диафрагмы выглядит так, как показано на рисунке, из которого видно, что пучок срезается сверху на величину a_в, и снизу на величину а_н. Эти величины могут быть равны друг другу, тогда виньетирование симметрично. Если a_в ≠ а_н – виньетирование несимметрично. Коэффициент виньетирования – это отношение размеров срезаемой части диафрагмы к ее радиусу. Коэффициенты виньетирования сверху Кв и снизу Кн вычисляются следующим образом:

Достоинства виньетирования: способствует уменьшению поперечных габаритов оптической системы, исключает из формирования изображения крайние зоны внеосевых пучков (именно они обычно имеют большие и трудно устранимые аберрации).

Недостатки виньетирования: уменьшает размеры (и энергию) пучков, что приводит к неравномерному распределению освещенности внеосевых зон изображения, в дифракционно–ограниченных оптических системах качество изображения определяется дифракцией, причем чем меньше результирующая апертура (размер пучка), тем больше влияние дифракции, то есть ухудшается качество изображения.

Различают прямые флюорокамеры, в которых флюоропленка находится на прямой линии с люминесцентным экраном и угловые. В угловых флюорокамерах поток света преломляется системой зеркал. Перед люминесцентным экраном устанавливают растр (ячейковый или линейный) для отсечения рассеянного рентгеновского излучения.

Рабочее поле люминесцентного экрана на входе камеры – 39 х 39 см, что соответствует характерному размеру грудной клетки взрослого человека. Экран ЭРС–Г–2В изготовлен на основе люминофора Gd2O2S:Tb, имеет светимость (коэффициент преобразования излучения в свет) в 2–2,5 раза выше, чем его предшественник (ЭРЦ–Ц–1А – на основе ZnSCd:Ag), на 20% большую разрешающую способность. Полученный свет собирают на флюоропленку (либо ПЗС – матрицу для некоторых видов цифровых флюорографов). При этом огромную роль играет величина светосилы оптической системы. Чем выше светосила, тем больше света с экрана мы сможем собрать.

Любой объектив немного искажает исходное изображение. Искажение максимально на краях. Основными параметрами, описывающими нелинейную передачу изображения, являются: виньетирование (падение освещенности от центра к краю) и разрешающая способность по центру и на краях изображения. За качество флюорографического изображения отвечают – эффективная ширина фокусного пятна рентгеновской трубки, коэффициент преобразования потока рентгеновского излучения в свет (тип люминофора), оптические характеристики флюорографической камеры и фотографическая чувствительность пленки, либо цифровой системы.

Производители фотоаппаратуры при конструировании оправ объективов стараются выбирать посадочные размеры для светофильтров из как можно меньшего ряда значений. Во всяком случае, особенно четко такое стремление многих производителей фотоаппаратуры отслеживалось ещё несколько лет назад. Например объективы Minolta имели резьбы для светофильтров лишь трех размеров – 49, 55 и 72 мм, примерно таким же образом обстояло положение с оптикой Nikon, львиная часть которой имела резьбу 52 мм, и лишь несколько светосильных, особо широкоугольных объективов и зумов имели резьбы 62 мм и 72 мм. Сейчас такое однообразие, значительно облегчающее фотографу покупку и использование светофильтров, уже не поддерживается столь тщательно. Особенно это касается недорогих "бюджетных" зумов и объективов "независимых" производителей. Но, тем не менее, часто появляется возможность подобрать оптику с одинаковой резьбой под светофильтры – это очень удобно. Причем одинаковое крепление светофильтров для используемых одновременно объективов позволяет не только иметь комплект светофильтров одного диаметра, но и избежать чехарды со сниманием и установкой крышек при съёмке.

Однако и при наличии в комплекте объективов с разным диаметром резьбы под светофильтры, покупать несколько наборов светофильтров не стоит – это достаточно разорительно. Для таких случаев есть выход куда лучше – резьбовые адаптерные кольца "повышающего" и "понижающего" типа. Первые позволяют установить светофильтр с большим, чем на объективе, диаметром резьбы, а вторые – светофильтр меньшего диаметра. Практическое значение имеют в первую очередь "повышающие" кольца. Светофильтр большего диаметра, чем нужно для применения на данном объективе, может вызывать неудобство лишь одного рода – невозможность использования "родной" бленды (независимо от способа её крепления на объективе). К примеру, имея объективы с размером резьбы под светофильтры 52 мм и 62 мм, удобно собирать набор фильтров и насадок с резьбой 62 мм, а на объективах с 52–й резьбой устанавливать фильтры и насадки через переходное кольцо 62–52 мм.

Применение "понижающего" кольца может привести к гораздо менее приятным последствиям – виньетированию краевых лучей света (особенно косых) и, как следствие – затемнению углов кадра. Поэтому, применяя светофильтры с меньшим, чем у объектива, диаметром резьбы, стоит тщательно проверить на отсутствие виньетирования при полностью открытой и полностью закрытой диафрагмах, особенно на краях диапазона зумирования (для зум–объективов). Применять же светофильтры со значительно меньшим, нежели у объектива, диаметром резьбы мы вообще не рекомендуем – чудес не бывает, и виньетирование в этом случае гарантировано. В отдельных случаях виньетирование может наблюдаться даже при установке на некоторые широкоугольные объективы светофильтра с "правильной" резьбой. Происходит это из–за слишком глубокой оправы светофильтра, и "лечится" лишь применением светофильтра со специальной тонкой оправой – таких как фильтры серии "Slim" от B+W, или фильтры серий "Pro 1" или "Ultra" от HOYA, имеющие высоту оправы всего 3 мм.

Производство светофильтров (как стеклянных, так и светофильтров из других материалов) – достаточно сложное и высокотехнологичное производство, ведь большинство требований качества, предъявляемые к светофильтрам, находятся на уровне требований к производству линз объективов. Обе поверхности светофильтра должны быть абсолютно плоскими и строго параллельными друг другу, окраска фильтра должна быть однородной, свойства фильтров от партии к партии не должны изменяться, оправа фильтра должна быть механически прочной, обеспечивать хорошее фиксирование светофильтра на объективе, и так далее. Производственные допуски при производстве светофильтров сродни допускам при производстве объективов – например непараллельность поверхностей фильтра допускается на уровне до нескольких угловых минут, не допускается свилеватость стекла и инородные включения. Несоблюдение таких строгих параметров качества при изготовлении светофильтров может приводить к значительному падению резкости изображения.