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L'aberration chromatique se produit parce que les rayons de différentes couleurs ne sont pas déviés identiquement. Elle résulte donc d'une décomposition de la lumière (ou dispersion).
Petit historique
Les aberrations chromatiques sont apparues pour la première fois lors d'utilisation de télescopes à lentilles. On utilise actuellement principalement des télescopes à miroir dont l'aberration est limitée. En photographie, l'aberration chromatique est apparue avec les premières émulsion panchromatiques (c.à.d. sensibles à toutes les couleurs). Les images enregistrées n'étaient pas nettes et le phénomène s'est amplifié avec l'apparition de la couleur en photographie.
Réfraction, dispersion, aberration
La réfraction est nécessaire pour avoir un effet optique (la loupe et toutes les autres optiques sont basées sur la réfraction). La réfraction est le phénomène recherché dans une optique. Il produit une déviation brusque du rayon lumineux quand il passe d'un milieu à un autre (air - verre).La dispersion ou décomposition de la lumière est causée par la lentille dont l'indice de réfraction n'est pas constant pour toutes les couleurs. L'arc-en-ciel produit par un prisme est l'exemple typique de la dispersion, qu'on cherche à éliminer avec des construction optiques spéciales.
L'aberration chromatique est le résultat concret de la dispersion, c'est un défaut que peut présenter une optique. On utilise ce terme pour le résultat total de l'optique, tandis qu'on utilise plutôt le terme de dispersion quand on parle d'une lentille seule.
Réfraction sans dispersion?
Pour avoir une dispersion (décomposition de la lumière: défaut), il faut avoir une réfraction (effet recherché). Pas de dispersion sans réfraction (l'inverse est également vrai). C'est pourquoi les systèmes optiques qui ne sont pas basés sur la refraction (les miroirs) ne produisent pas d'aberration chromatique. Même les miroirs courbes ne produisent pas de dispersion.C'est la raison principale (mais pas la seule) pour laquelle les télescopes (qui doivent produire une image extrèmement nette) utilisent principalement des miroirs. Les optiques catadioptriques (qui utilisent principalement des miroirs) n'ont que très peu d'aberration chromatique.
Bien entendu il n'y a pas de dispersion quand on travaille en lumière monochromatique, puisqu'il n'est pas possible de décomposer cette lumière.
Correction de la dispersion
L'aberrattion chromatique peut être réduite en utilisant une seconde lentille concave à forte dispersion pour corriger la dispersion d'une lentille convexe. On élimine ainsi le mal par le mal (voir article sur les optiques a(po)chromatiques). Les deux éléments sont souvent cimentés pour éliminer le nombre de dioptres ou passage d'un milieu à un autre.- Une optique non-compensée (premier schéma à droite, "chromatique") produit des déformations prononcées. Le vert et le rouge (les deux couleurs les plus visibles du spectre lumineux) apparaissent de chaque coté d'un objet contrasté.
- Une optique achromatique utilise un doublet et corrige de défaut en deux points. Les pics de couleur sont un peu réduits.
- Une lentille apochromatique utilise plusieurs éléments correcteurs et les pics de couleurs sont encore plus réduits.
- Les lentilles superachromatique ne sont normalement pas utilisées pour la photographie courante (car extrèmement chères).
1 Aberration chromatique latérale
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Deux exemples d'aberration chromatique latérale
(la croix est placée dans un des coins, il s'agit d'une découpe)
Les aberrations chromatiques sont de deux sortes: les aberrations chromatiques latérales apparaissent surtout sur les bords de l'image. Une des caractéristiques est qu'une couleur apparait à l'extérieur de l'image, et l'autre à l'intérieur (dans l'exemple pratique à droite il s'agit du rouge à l'extérieur det du vert à l'intérieur).
Certains capteurs peuvent également produire des distortions chromatiques (par l'utilisation de micro-lentilles devant les photosites pour concentrer la lumière). Ces déformations ne sont pas causées par l'optique, mais elle peut être à l'origine de la distortion. Les optiques télécentriques tentent de remédier à ce phénomène en faisant en sorte que les rayons lumineux frappent le capteur le plus perpendiculairement possible.
2 Aberration chromatique longitudinale
| Vue générale |
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| Détail |
| Voir image ci-dessous |
Comme les lentilles sont principalement corrigées pour les tons verts et rouges (les couleurs principales d'une image moyenne), on voit apparaitre une bande pourpre ("purple fringing") parce que cette couleur est la moins bien corrigée.
Réduction de l'aberration chromatique
Les déformations chromatiques peuvent être réduites si on utilise ces petits trucs:
- La réduction du diaphragme permet d'éliminer les aberrations chromatiques longitudinales. En fait, il n'y a que les optiques extrèmement lumineuses et produisant une image très nette (exemple Sigma 50mm ƒ/1.4) qui souffrent de cet effet.
Par contre, la réduction du diaphragme n'a pratiquement aucun effet sur les aberrations chromatiques latérales. Au contraire, l'effet peut être exacerbé si l'optique fournit une image plus nette (où l'aberration apparait plus nettement).
- On peut réduire une des formes de l'aberration chromatique (purple fringing) en utilisant un filtre réducteur, par exemple un warming filter (qui réduit la composante bleue et violette du spectre lumineux). Les filtres ultra-violets (qui n'ont aucun effet sur les ultra-violets puisque ceux-ci sont bloqués par le verre des optiques) peuvent réduire la composante violette (à vous d'essayer!).
- Utiliser des scènes pas trop contrastées, éviter les contre-jours,...
Aberration chromatique
Une lentille simple (non-compensée) produit une forte aberration.
