Viñeteo en lentes industriales: 3 causas y cómo distinguirlas
Respuesta directa: las esquinas oscuras vienen de una de tres causas del lado de la lente. Viñeteo mecánico, cuando el barril, el aro de un filtro o un adaptador recortan el haz fuera de eje. Viñeteo óptico, cuando la lente entrega menos luz lejos del eje. Y desajuste entre sensor y círculo de imagen, cuando el campo proyectado es menor que la diagonal del sensor.
El patrón del sombreado suele identificar la causa a simple vista: un límite redondo, centrado y de borde duro indica desajuste; una sombra asimétrica o de borde recto indica recorte mecánico; un degradado radial suave indica caída óptica. La iluminación desigual y el recorte por software imitan las tres y hay que descartarlos primero, porque ninguno se arregla cambiando la lente.
Por qué esquinas oscuras no es una sola avería
El viñeteo significa que las esquinas reciben menos luz que el centro: es un síntoma, no un diagnóstico. Tres mecanismos físicamente independientes lo producen, con tres remedios distintos. Esa es la razón por la que cambiar la lente por una mejor a veces no cambia nada.
| Causa | Mecanismo | Cómo se ve el sombreado | Qué lo elimina |
|---|
| 1. Mecánica | Una apertura en la pila —aro de filtro, adaptador, anillo de extensión, parasol, puerto de iluminación— corta el cono que llegaría a las esquinas | Borde duro, a menudo asimétrico. Aparece con el accesorio y desaparece sin él | Quitar la restricción o montar una cuya apertura libre cubra el haz completo |
| 2. Óptica | Fuera de eje la pupila de entrada se ve oblicua, así que parte del cono se recorta internamente; además la iluminación cae como coseno cuarta | Degradado suave, radial y simétrico. Sigue a la lente, no a la lámpara | Cerrar diafragma si el modelo lo permite, con alivio parcial. Si no, aceptar o corregir por campo plano |
| 3. Círculo de imagen insuficiente | El círculo útil es menor que la diagonal del sensor, así que las esquinas quedan fuera del campo iluminado | Límite circular, centrado y duro, concéntrico con el eje óptico. Las esquinas pueden leer cero | Usar una lente para ese formato, un sensor menor, más aumento o un tubo más fuerte |
Dos imitaciones que no son la lente
La primera es la falta de uniformidad de la iluminación: el degradado sigue la posición de la lámpara, no el eje óptico. La prueba es girar la cámara sobre el eje: si la zona oscura gira con el sensor, es óptica o mecánica; si se queda fija en el espacio de trabajo, es la luz.
La segunda es el recorte o la corrección por software: una región de interés, un modo de binning o un perfil de sombreado pueden recortar el encuadre. El software produce bordes rectos alineados con el borde de la imagen, nunca un límite redondo. Esa diferencia es la que permite descartarlo en un minuto.
Causa 1: el viñeteo mecánico y la pila de accesorios
Es la causa más común en actualizaciones, porque se introduce después de elegir la lente: un objetivo correctamente especificado para el sensor puede viñetear detrás de un anillo adaptador de 5 mm con el diámetro interior estrecho. La regla que manda no es la lente, es la apertura libre: la apertura libre del adaptador o anillo debe ser mayor o igual que el diámetro del haz en ese plano y, en el lado imagen, mayor o igual que el círculo de imagen.
Hay tres sitios que explican la mayoría de los casos. Los adaptadores de montura: un adaptador de C a F o de C a otro con diámetro interior menor que el círculo de imagen se comporta exactamente como un círculo pequeño. Los portafiltros y ventanas de protección: un aro que parece suficiente recorta primero los rayos de esquina, porque el haz de esquina es el más ancho. Y los anillos de extensión, que desplazan el plano imagen y estrechan el diámetro útil al mismo tiempo.
En un cuerpo de zoom hay un matiz propio: los grupos internos se trasladan al cambiar el aumento, así que la apertura libre interna, y con ella la contribución mecánica, varía con la posición del zoom. El sombreado puede aparecer en unas posiciones y no en otras con la misma lente sin tocar nada. La comparación entre familias está en zoom frente a focal fija.
Causa 2: la caída óptica, coseno cuarta y recorte de pupila
El viñeteo óptico está en el diseño y no se desatornilla. Tiene dos componentes, y confundirlos es la razón habitual de que un arreglo decepcione.
El recorte de pupila: fuera de eje la lente ve su propia pupila de entrada de forma oblicua, así que la apertura efectiva se acorta y parte del cono se corta internamente. Esto mejora al cerrar diafragma, porque un cono menor pierde una fracción menor. La caída natural: la iluminación relativa a una altura de imagen cae aproximadamente como el coseno cuarta del ángulo del rayo principal en el plano imagen. Ese término es geométrico y no mejora al cerrar diafragma; es la razón de que el sombreado de esquinas sea sistemáticamente peor en diseños de campo amplio y de muy bajo aumento. Cerrar diafragma alivia, no cura.
La posibilidad de ajustar apertura es una propiedad de cada modelo. Algunos la documentan —el telecéntrico coaxial de 2,0X con apertura máxima F6.6, o la lente bi-telecéntrica de 1.1 de pulgada con un rango de F/# óptimo en el lado imagen de 8,00 a 20,00— y otros son de apertura fija. Hay que leer la ficha del modelo concreto.
Causa 3: desajuste entre sensor y círculo de imagen
El requisito es que el diámetro del círculo de imagen sea mayor o igual a la diagonal del sensor. Cuando el campo proyectado es menor, las esquinas quedan literalmente fuera del área iluminada y la imagen puede llegar a cero en las cuatro puntas. La geometría de la regla, con las diagonales de cada formato, está en sensor y círculo de imagen en lentes telecéntricas, y el caso del formato grande en cámara de 1.1 de pulgada y lente telecéntrica.
Ese requisito se comprueba en la ficha de cada modelo antes de montar: en la familia 4K, el PMS-LZH-7500 y el PMS-LZH-7501W-05 están diseñados para sensores de gran formato; en telecéntricos, la versión coaxial PMS-LTCM2-110C publica apertura y distancia de trabajo junto al círculo de imagen. Si el modelo no declara el círculo de imagen, hay que pedirlo antes de especificar la cámara.
En el lado telecéntrico este fallo es especialmente traicionero porque la imagen central es perfecta: la lente está bien, el centro mide bien, y solo el borde falla. Cuando la medición se hace en el borde del campo, el síntoma se lee como borde mal definido en lugar de como esquina oscura, y el diagnóstico se desvía hacia la óptica. Ese caso está desarrollado en bordes mal definidos con lente telecéntrica.
Flujo de diagnóstico en cinco pasos
Primero, girar la cámara sobre el eje para separar luz de óptica. Segundo, quitar todos los accesorios de la pila y volver a capturar: si el sombreado desaparece, es mecánico y el culpable es un aro o un adaptador. Tercero, comparar el formato declarado en la ficha con el del sensor: si el sensor es mayor, no hay más que buscar. Cuarto, cerrar diafragma un paso y repetir: si mejora algo pero no se va, es la componente óptica. Quinto, mirar la forma del límite: redondo y duro es círculo insuficiente; recto y asimétrico es mecánico; suave y radial es óptico.
La corrección por campo plano con un perfil de sombreado es una solución legítima para la componente óptica, siempre que la aplicación no mida en una zona donde la señal cae a cero: un perfil multiplica, no recupera información que no llegó al sensor.
Preguntas frecuentes
¿Por qué salen las esquinas oscuras con una lente nueva?
Lo más probable es un desajuste entre el círculo de imagen y la diagonal del sensor, o un accesorio con apertura libre insuficiente en la pila. Conviene girar la cámara para descartar la luz y repetir la captura sin accesorios.
¿Cómo se distingue el viñeteo mecánico del óptico?
Por la forma del límite y por su respuesta al accesorio: el mecánico tiene borde duro, a menudo asimétrico, y desaparece al quitar el aro o el adaptador; el óptico es un degradado radial suave que sigue a la lente y solo mejora parcialmente al cerrar diafragma.
¿Cerrar diafragma elimina el viñeteo?
Reduce la parte debida al recorte de pupila, pero no la caída natural, que va aproximadamente como el coseno cuarta del ángulo del rayo principal. El alivio es parcial, nunca total.
¿La corrección por software resuelve el problema?
Solo si queda señal en las esquinas. Un perfil de sombreado multiplica valores existentes; si el círculo de imagen no cubre el sensor, las esquinas pueden leer cero y no hay nada que multiplicar.
Lecturas relacionadas
Para el formato y la diagonal, sensor y círculo de imagen. Para el zoom, zoom frente a focal fija y 6,5X frente a 12,5X. Para el síntoma en telecéntricos, bordes mal definidos.