Kleurfouten


Fotografie » TechTalk » Fysica » Kleur » Fouten

Zie ook de index van de beeldfouten waar je een overzicht hebt van alle mogelijke fouten.

Kleurfouten worden chromatische aberraties genoemd. Ze worden veroorzaakt door de kleurschifting of dispersie (regenboog effekt) van de gebruikte lenzen. De lenzen zijn natuurlijk gecompenseerd om dit effekt te verminderen, maar een perfekt kleurzuivere lens is moeilijk te realiseren. Hoe scherper en lichtsterker de lens, hoe meer het effekt zichtbaar is.

Ontstaan

Een prisma breekt het licht (refractie of lichtbreking), maar het effekt is niet even sterk voor alle kleuren: sommige kleuren worden meer afgebogen (dispersie of kleurschifting) en dit verklaart het onstaan van een regenboog. Het effekt is zeker niet zo sterk als op de afbeelding, de dispersie bedraagt een klein percentage van de refractie.

Een enkelvoudige lens is ingesteld op het geel-groene component van het licht. Onze ogen zijn het meest gevoelig voor dit deel van het spectrum. Maar de andere kleuren vormen kleufranjes rond onderwerpen met een sterk contrast (zie tweede afbeelding waar een enkelvoudige lens gebruikt werd (vergrootglas). Bij deze afbeelding hebben de kleurfranjes alle kleuren van de regenboog: geel-orange-rood aan één kant en paars-blauw-groen aan de andere kant.

Omdat het onderwerp donkere strepen zijn moet men denken in complementaire kleuren: paars (dus geel op de foto) dat het meest afgebroken wordt zit aan de binnenkant van de lens. Tegenwoordig worden enkelvoudige lenzen niet meer gebruikt in de fotografie.

Optieken worden gecorrigeerd door een tweede lens te gebruiken (doublet lens) die de fouten van de eerste lens corrigeert. De twee lenselementen bestaan uit een verschillend soort glas en worden aan elkaar bevestigd. Een perfekte correctie is niet mogelijk: de eerste doublet-lenzen hadden een correctie op twee frekwenties, zie afbeelding "achromatische lens". Aan één kant van het onderwerp geeft een dergelijke lens een paarse franje (combinatie van rood, orange, blauw en paars) en aan de andere kant een geel-groene franje. Wat belangrijk is kan je ook zien op de afbeelding: de fout piekt niet meer zo sterk. In de praktijk betekent dit dat de gekleurde franjes minder zichtbaar zijn.

De betere optieken gebruiken apochromatisch glas (gecompenseerd op 3 frekwenties en nog minder opvallende pieken). Superachromatische lenzen worden enkel gebruikt in zeer specifieke toepassingen. De kleur van de franjes zijn verschillend naargelang de compensatie, men spreekt daarom van secundaire chromatische aberratie. In de praktijk heb je vaak paars aan één kant en groen aan de andere kant (paars ligt aan het uiteinde van het spectrum en is het moeilijkst te compenseren en de groene kleur is eigenlijk de afwezigheid van paars).

Purple fringing

Chromatische aberraties worden vaak purple fringing genoemd (purperen randjes) omdat lichtstralen met een hoge frekwentie (blauw en paars) de meeste fouten vertonen. Alle lenzen zijn gecorrigeerd (apochromatische lenzen), maar paars zit aan het uiterste van de regenboog en is dus moeilijker tegen te werken. Groen zit in het midden van de regenboog en is het best gecorrigeerd (maar niet altijd: achromatisch glas (een doublet lens) heeft wel degelijk een groene fout).

Longitudinale en laterale kleurfouten

De chromatische aberratie geeft twee verschillende zichtbare effekten. Deze worden in een volgend hoofdstuk besproken.

Kleurfouten veroorzaakt door de sensor

Maar kleurfouten kunnen ook ontstaan doordat de lichtstralen de sensor te schuin raken.

Optische kleurfouten (dispersie: regenboog-effekt) zijn sterker aanwezig in de hoeken, sensorfouten zijn laterale fouten (meer zichtbaar links en rechts, maar niet boven en onder).

Bij sensorfouten zie je complementaire effekten zoals rood/groen verschuivingen (deze kunnen niet door de optica verklaard worden!) Sensorfouten kunnen vermeden worden door gebruik te maken van telecentrische lenzen (waarbij de lichtstralen de sensor zo evenwijdig mogelijk raken). Bij de meeste lensmounts (die nog uit het filmtijdperk dateren: Nikon, Canon EF) kan de lenseenheid nooit volledig telecentrisch gemaakt worden: de mount is namelijk kleiner dan de sensor waardoor de lichtstralen noodgedwongen de sensor schuin moeten bereiken in de hoeken. Het Four Thirds systeem van Olympus en andere merken zijn speciaal ontworpen voor het digitale wereld en gebruiken een kleinere sensor en een relatief grote mount, waardoor een telecentrische lens wel mogelijk is.

De oorzaak van deze kleurfouten zijn te vinden in de werking van de sensor zelf:

Vermijden van kleurfouten


Dispersie of kleurschifting


Een vergrootglas (enkelvoudig, niet gecompenseerd)


Correctietabel:
hoe minder de kleuren pieken,
hoe minder het effekt zichtbaar is.

Axiale kleurfouten

Andere benamingen: lengte kleurfout, bokeh-CA, longitudinal chromatic aberration, sferochromatisme.

Afbeelding I:
Niet kleur-gecompenseerde lenzen vertonen een sterke kleurschifting. De verschillende kleuren komen op een andere plaats in focus (dichter of verder van de optiek). De delen van het beeld die uit-focus zijn vertonen een gekleurde halo; dit kan evengoed midden in het beeld of in de hoeken optreden (naargelang het deel van het beeld dat uit focus is): dit is kenmerkend voor longitudinate chromatische aberratie ofwel fout in de lengte-as (sorry voor de geleerde woorden).

Afbeelding II:
Men kan dit oplossen door een doublet lens te gebruiken (zie geschiedenis van de lenzen). Dit is een lens die uit twee verschillende materialen bestaat. De tweede lens is in staat de kleurfouten van de eerste lens te compenseren. De kleuren lopen opnieuw samen in het focus punt. Helaas, voor onderwerpen die dichterbij of verderaf gelegen zijn lopen de kleurstralen uit elkaar. Dit is goed zichtbaar op de tweede afbeelding: de kleuren zijn enkel in focus op één vlak. Dit effekt kan verminderd worden door een triplet-constructie (symmetrische correctielens).

De halo is meestal paars of magenta, zonder dat een tweede kleur van de partij is. Dit wordt verklaard door het feit dat groen in het midden van het spectrum zit, en de lens de minste fouten voor deze golflengte vertoont. De halo is aan alle zijden van het onderwerp zichtbaar en vertoont dezelfde kleur. De halo wordt veroorzaakt door de achtergrond of voorplan dat uit focus is: het volledig onderwerp heeft niet noodzakelijk een halo zoals je op de voorbeeldfoto kan zien. Waar dat het dak (minder helder dan de hemel) achter de lantaarnpaal loopt heb je geen halo.

Merk ook dat het dak (dat verder gelegen is) een andere kleur van de halo vertoont. De verklaring is te zien op de figuur: nu zijn vooral de groene lichtstralen uit focus. Je kan in feite de kleur van de halo veranderen door de focus lichtjes bij te regelen!

Welke lenzen?

Met een triplet of gelijkaardige lens constructie kan dit effekt grotendeels onderdrukt worden. Enkel extreem scherpe en superlichtsterke lenzen vertonen dit fenomeen. Door de opening te beperken tot "normale" waarden (ƒ/2.8 en kleiner) verdwijnt het effekt.

De Sigma 50 ƒ/1.4 is extreem lichtsterk en zeer scherp en vertoont dit fenomeen. Op deze pagina zie je een tweede voorbeeldfoto die het fenomeen verduidelijkt.

Laterale kleurfouten

Deze fouten zijn altijd sterker zichtbaar in de hoeken en zien er uit alsof de groene kleur verschoven is ten opzichte van de paarse kleur. Het is een soort dubbelbeeld dat sterker wordt naarmate het onderwerp verder van het middelpunt van het beeld verwijderd is (in de drukwereld zou men spreken over registratiefout en bij een kleurenbeeldbuis over convergentiefout).

Bij een onderwerp zie je aan één kant een groen franje, aan de andere kant een roze). Deze fout treed zowel links-rechts als boven-beneden op, maar het effekt is vaak sterker merbaar links-rechts (breedbeeld)

Welke lenzen?

Deze fout treed het meest op bij breedhoeklenzen en kitlenzen die in hun uiterste breedhoek gebruikt worden. De foto is trouwens genomen met de Canon EF-S 17-85 ƒ/4-5.6 IS USM. Ook de andere kitlenzen van Canon vertonen dit fenomeen, maar omdat deze lens een zeer scherp beeld geeft is het effekt meer zichtbaar.

Een kenmerk van laterale kleurfouten is dat ze slechts beperkt onderdrukt worden door het diafragma dicht te draaien.


EF-S 17-85 ƒ/4-5.6 IS USM

Paginas die volgens Google je zouden kunnen interesseren