Quelles sont les causes de la lumière parasite le long d'axes spécifiques?

Lors de la photographie d'objets lumineux, quelles sont les causes de la lumière parasite le long d'axes spécifiques?

Les deux premières images capturées à partir de la vidéo de Reds Rhetoric & Vincent Jones , la dernière à partir du flux de SpaceX .

Dans les télescopes réfléchissants, le support secondaire peut provoquer des pointes de diffraction en forme de croix , mais comment une chose similaire se produirait-elle dans les lentilles?

Quelles sont les causes de la lumière parasite le long d'axes spécifiques?

Cette réponse suppose que les première et troisième images sont provoquées par le même phénomène et l'image 2 est causée par quelque chose de différent.

Image n ° 2

À mes yeux, cette fusée semble être causée par un élément avant taché. Cela peut facilement se produire lorsque l'on essaie de nettoyer l'élément, mais qu'il n'obtient pas toutes les huiles (vraisemblablement) pour les doigts. Le dernier coup avec le chiffon de l'objectif est passé du coin supérieur droit au coin inférieur gauche (vu de derrière la caméra), générant ainsi l'éclat perpendiculaire.

Voir les questions suivantes pour des effets similaires (et des réponses):

• Qu'est-ce qui cause ces stries "rayées" des sources lumineuses?
• Qu'est-ce qui cause ces rayons striés provenant de sources lumineuses?

Images # 1 et # 3

Comme vous l'avez noté dans votre question, des pointes de diffraction se produisent lorsque la lumière passe sur un bord droit, ce qui entraîne la diffusion de la lumière perpendiculairement au bord. Dans la section "Pointes de diffraction dues à une ouverture non circulaire" de l'article Wikipedia sur les pointes de diffraction, vous voyez qu'une ouverture d'iris carré avec une lame à bords droits provoque une étoile à 4 pointes.

Cependant, un iris à 4 lames en forme de losange ou de losange produira un motif en X. Il est toujours à 4 pointes, mais les points ne sont pas tous à 90 ° les uns des autres. Permettez-moi de démontrer en utilisant mes compétences rudimentaires ImageMagick.

Commençons par créer notre ouverture, un motif en losange (figure 1):

convert -size 1000x1000 xc:black -fill white -draw \
    "polygon 500,400 673,500 500,600 327,500" 01-aperture.png

^{Figure 1: L'ouverture en forme de losange horizontal ( 01-aperture.png)}

Une source ponctuelle de lumière se déplaçant à travers l'ouverture crée le motif de diffraction en forme de X sur la figure 2. Un filtre gaussien est appliqué à l'ouverture de diamant en tant que fonction de fenêtrage, puis passe à travers une transformée de Fourier rapide (FFT), suivie d'un autre filtre gaussien après la transformation pour lisser certains des pics d'intensité de l'étoile.

convert 01-aperture.png -morphology Convolve Gaussian:1x1 \
    -fft +delete -auto-level -evaluate log 100 \
    -morphology Convolve Gaussian:3x3 -auto-level -evaluate log 10 \
    02-fft.png

^{Figure 2: motif en X à 4 points d'une source de lumière ponctuelle à travers une ouverture en diamant ( 02-fft.png)}

Une ouverture en forme de diamant ? Vraiment?

En effet. Plusieurs modèles de caméscopes avaient une ouverture en forme de diamant. Ceci est souhaitable car il est mécaniquement beaucoup plus simple qu'une ouverture d'iris à lame N typique avec N lames d'iris rotatives. Tout ce qui est nécessaire est deux lames à encoche en V opposées l'une à l'autre et se déplaçant linéairement l'une vers l'autre ou vers l'autre pour fermer ou ouvrir l'ouverture.

Cette disposition explique également pourquoi la diffraction des motifs X dans les caméscopes est toujours parfaitement orientée. Dans un objectif avec une ouverture d'iris, comme dans presque tous les objectifs photographiques modernes, alors que les lames d'iris tournent collectivement pour fermer l'ouverture, la forme d'ouverture N-gon créée tourne. Ainsi, l'orientation du motif d'étoile diffractée dans les objectifs photographiques dépend du réglage de la valeur d'ouverture. Mais dans l'ouverture en diamant du caméscope, il n'y a pas de rotation, donc le motif X est toujours orienté de la même manière.

Je ne trouve pas de détails concrets sur les lames d'ouverture du Canon Vixia HF R400, si ce n'est selon la revue de produit de CNet , son "ouverture d'objectif" est de f / 1,8–4,5. Ce n'est probablement que la plage d'ouverture physique, car il dispose également de filtres ND grad intégrés pour contrôler davantage l'entrée de lumière.

Un examen du caméscope HD Panasonic AG-HMC40 1/4 ″ 3-CMOS prosumer montre l'ouverture en forme de diamant de cet appareil photo en gros plan:

^{Ouverture en forme de losange du caméscope Panasonic AG-HMC40. Récupéré de Providerocoalition.com dans le cadre d'une utilisation équitable à des fins éducatives}

• Peut être dû à un filtre étoile spécifique https://www.google.com/search?q=star+filter

• Un objectif sale, par exemple le bout des doigts taché. Cela peut être très spécifique et en fait contrôlé avec la direction de l'essuyage.

• Un élément interne de la lentille. (pointes de difraction comme vous l'avez mentionné)

Ces éruptions sont un motif de diffraction provoqué par quelque chose dans le chemin optique. Leur nombre et leur orientation vous renseignent sur ce qui les a causés. Dans un système réfractif, il pourrait s'agir de cheveux égarés, d'un morceau de poussière, voire de stries très douces dans l'une des lentilles, lorsque l'on utilise quelque chose d'ultra-brillant comme source de lumière.

S'ils sont orientés le long d'une ligne ou d'une colonne particulière du capteur et que le capteur est un CCD, il peut également s'agrandir . Dans ces cas, c'est le long d'angles diagonaux impairs, et probablement pas une forme de floraison.