Chromatische Aberration: Wenn die Farben einen anderen Effekt bekommen

Was sind Farblängsfehler und Farbquerfehler?

Ein Phänomen, viele Begriffe:

• chromatische Abberation/CA
• Farbsäume
• Farblängsfehler
• Farbquerfehler

Erst einmal sind sowohl Farblängsfehler als auch Farbquerfehler eine chromatische Aberration. Der Begriff setzt sich aus dem griechischen Wort chroma (Farbe) und dem lateinischen Wort aberrare (abschweifen) zusammen. Es handelt sich bei beiden Phänomenen um Abbildungsfehler, wie sie optische Linsen erzeugen. Zeigen sich an den Bildrändern grüne und rote oder blaue und gelbe Farbsäume an den Hell-Dunkel-Übergängen, ist das ein Farbquerfehler. Der Farblängsfehler äussert sich dagegen in unterschiedlichen Verfärbungen im Vordergrund und im Hintergrund. Sie treten also vor und hinter der Fokusebene auf. Der Linsenfehler entsteht, wenn kurzwelliges stärker als langwelliges Licht gebrochen wird.

Wie lassen sich Linsenfehler vermeiden?

Linsenfehler bedürfen in der Regel einer Korrektur. Photoshop und ähnliche Programme machen es möglich. Allerdings ist damit ein ansehnlicher zeitlicher Aufwand verbunden, so dass du eher versuchen solltest, die chromatische Aberration von Anfang an zu vermeiden – das spart dir die Korrektur:

• Kombiniere Linsen, die aus Gläsern mit unterschiedlicher Dispersion bestehen. Führst du nun die Wellenlängen zusammen, die am stärksten voneinander abweichen, nennt man das eine achromatische Korrektur.
• Lege den Brennpunkt für Grün mit den Brennpunkten für die anderen Farben zusammen. Das ist eine apochromatische Korrektur. Jetzt hast du den Farbquerfehler bereits korrigiert.
• Blende das Objektiv ab, dadurch kannst du Farblängsfehler reduzieren.

Du siehst: Es ist einfach, wenn du die Grundlagen von Strahlen, Licht und Lichtbrechung kennst. Andere Abbildungsfehler, die hin und wieder vorkommen, sind die Vignettierung und die Verzeichnung.

Chromatische Aberration – welche Möglichkeiten der Korrektur habe ich?

Digitalfotografie geht in der Regel mit elektronischer Bildverarbeitung einher, und da kannst du Farbquerfehler korrigieren. Skaliere die Farbkanäle des Bildes, und zwar die verschiedenen Kanäle unterschiedlich. Du findest die entsprechende automatische Funktion im RAW-Konverter der Kamerahersteller. Viele Digitalkameras unterstützen diese Korrektur bereits. Allerdings benötigst du bei Kameras mit Wechselobjektiven oft das Objektiv des gleichen Herstellers (mit anderen Fabrikaten funktioniert es nicht). Bei neueren Kamerasystemen entnehmen Kameras die Eigenschaften von jedem Objektiv, sodass die automatische digitale Kompensation des Linsenfehlers möglich ist.

Wie kommt der Effekt der Farben bei der chromatischen Aberration zustande?

Viele Objektive arbeiten nicht mit einer einzigen Linse, sondern mit einer Sammellinse. Du arbeitest also mit verschiedenen Brennweiten für die unterschiedlichen Wellenlängen. Wichtig ist hier der Abstand der Bildebenen für die verschiedenen Farben: Sie befinden sich entlang der optischen Achse. So kommt der Farblängsfehler zustande. Die unterschiedlichen Farben und Abstände werden aber auch unterschiedlich gross abgebildet. Das nennt man eine chromatische Vergrösserungsdifferenz. Das bedeutet: Die farblichen Aspekte eines Details im Bild werden auch hinsichtlich der optischen Achse in verschiedenen Abständen dargestellt. Das nennt man einen Farbquerfehler. Eine chromatische Aberration betrifft die drei Grundfarben.

Was hat die chromatische Aberration mit Farbsäumen zu tun?

Es handelt sich um das gleiche Phänomen: Die chromatische Aberration zeigt sich als eine Art feine Aura oder farbige bis vielfarbige Linie rund um ein Objekt. Die farbigen Linien säumen das Objekt sozusagen – daher wird die chromatische Aberration auch als Farbsaum bezeichnet. Der Effekt kann sehr ästhetisch wirken und bewusst eingesetzt werden. In Pressefotos und objektiven Darstellungen stören die Farbsäume aber, daher bedürfen sie einer Korrektur.

Warum sehe ich mit Brille eine CA?

Ein Brillenglas ist auch nur eine Linse. Und da kann es zum Linsenfehler kommen. Schaust du seitlich durch die Brille, wird das Licht (abhängig von der Art des Glases) nicht korrekt gebrochen. Man unterscheidet zwischen einer monochromatischen Aberration und einer chromatischen Aberration.

1. Die monochromatische Aberration ist ein Abbildungsfehler, der bei einfarbigem Licht auftritt, das aus einer Wellenlänge besteht. Wir haben es mit Abbildungsfehlern zu tun, die im Auge liegen: Das Bild auf der Netzhaut wird unscharf, beispielsweise bei der Hornhautverkrümmung. Verzerrte Bilder oder Bildfeldkrümmungen (bis hin zu einer Wellenoptik) können auftreten.
2. Bei der chromatischen Aberration ist die optische Linse an der Aufspaltung des weissen Lichts in die Spektralfarben beteiligt. Grundlage sind die unterschiedlichen Wellenlängen von Farben und Licht.

Auch in deinem Auge kann eine chromatische Aberration entstehen, denn es kommt zur Lichtbrechung. Allerdings bemerkst du den Farbfehler nicht, denn das zentrale Sehzentrum gleicht ihn aus.

Warum kann ich Farblängsfehler manchmal nicht vermeiden?

Tatsächlich lassen sich Farblängsfehler durch Abblenden erheblich reduzieren. Das Vermeiden von Farbquerfehlern ist schwieriger, denn da reicht es nicht aus, die Blende zu schliessen. Farbquerfehler kommen sogar in der S/W-Fotografie vor: Hier zeigen sich die Farbsäume als Unschärfen. Wenn du hörst oder liest, dass du gegen chromatische Aberrationen nichts tun kannst, ist gemeint: Bei einer einzelnen Linse kannst du dich nicht gegen die chromatische Aberration schützen. Arbeitest du dagegen mit mehreren unterschiedlichen Gläsern und verschiedenen Brechungsindizes, kannst du die Linsenformen so einsetzen, dass sich die Farbfehler gegenseitig aufheben.