Beugungsunschärfe - Kennt sich jemand aus?

[M. Blum]

Ist das eigentlich bei WW-Objektiven eher der Fall, als bei Teles? Oder wonach richtet sich, ab welcher Blende Beugungsunschärfe eine nennenswerte Rolle spielt?

Gruß
Matthias

[Stecki72]

[Detlev Rackow]

dend.

Gebeugt werden die Strahlen, die nahe am Blendenrand entlanglaufen - analog den hübschen Streuversuchen, die im Physikunterricht mit Laserlicht auf Schlitzen gezeigt werden.

Man muß dabei bedenken, daß die Randfläche eines Blendenloches linear zum Durchmesser ansteigt, während die Fläche des Blendenloches quadratisch größer wird.

Wenn man z.B. ein 35- und ein 105-mm-Objektiv bei Blende 2,8 vergleicht, dann hat das Blendenloch bei 35mm ein Drittel des Durchmessers der 105mm-Blende, aber nur ein Neuntel der Fläche. D.h. die Beugungsunschärfe ist ungefähr dreimal so wirksam wie bei 105mm.

Ciao,

Detlev

[Micha67]

[Micha67]

Die Anfänge der ernsthaften optischen Rechnung gehen übrigens ganz allgemein zu einem guten Teil auf Ernst von Abbé zurück.

Er erkannte nämlich, daß zwei Punkte immer schärfer voneinander abgegrenzt werden können, je mehr Nebenmaxima ihrer Streuungsbilder in optische System eingefangen werden können.

Nun kann man sich noch leicht vorstellen, die Chance, solche Nebenmaxima noch einzufangen immer dann steigt, wenn die Eintrittpupille (bei Teleobjektiven mehr oder weniger der Frontlinsendurchmesser) möglichst groß ist. Durch Abblenden wird diese Öffnung verkleinert und irgendwann wird selbst das erste Nebenmaximum nicht mehr durch das optische System eingefangen - die beiden Punkte können nun nicht mehr als getrennt voneinander wahrgenommen werden und verschwimmen.

Macht man nn etwas Winkelrechnungen und Dreisatz, so erkennt man, daß die Beugung selbst bei idealen Optiken eine klare Limitation der optischen Auflösungsfähigkeit ergibt.

Nun möchte man mit Superteleobjektiven zwei nebeneinanderliegende Dachziegel auch noch
in 200 Metern Entfernung auflösen, nicht aber mit einem Superweitwinkel.
Umgekehrt ist die absolute Blendenöffnung (in mm) bei gleicher Blendenzahl im Weitwinkel
wesentlich kleiner als im Tele.

Rechnet man nun beide Anteile in die Auflösung auf dem Sensor (In lp/mm) um, so kürzt
sich die Brennweite aus der Formel wieder heraus. Bei Blende 8 ist also die am Sensor ankommende, Beugungs-limitierte Auflösung einer WW-Optik exakt gleich groß wie bei einer 2000 mm Optik. Exzellente Objektive nähern sich übrigens bereits bei Blende 4 oder 5,6 der Beugungs-limitierten Leistung an, mittelgute erst bei Blende 8 und mäßige Scherben erst bei Blende 11-16 (alle Werte für KB-Vollformat).

[M. Blum]

Mittelgute Objektive haben bei Blende 8 betse Schärfe. Ab Blende 11 setzt dann die Beugungsunschärfe ein und verschlechtert die Abbildung?

[Micha67]

> Mittelgute Objektive haben bei Blende 8 betse Schärfe. Ab Blende 11 setzt dann die
> Beugungsunschärfe ein und verschlechtert die Abbildung?

Im Prinzip ja. Es wird zunächst nicht sofort die Auflösung erkennbar schlechter werden
(Beugungs-limitierte Auflösung bei Blende 11 ist immer noch ca. 140 lp/mm!), aber der
Detailkontrast kann bereits bei Blende 11 etwas zurückgehen. In der Praxis wird der Schritt von Blende 8 nach 11 jedoch kaum relevant sein. Bei Blende 16 wird es je nach geplanter Ausbelichtungsgröße dramatischer und bei f22 hat man deutliche Verluste.

Das (Brennweiten-unabhängige) Beugungslimit der Auflösung liegt bei ca.:
1100 lp/mm bei f1.4
800 lp/mm bei f2
560 lp/mm bei f2.8
400 lp/mm bei f4
280 lp/mm bei f5.6
200 lp/mm bei f8
140 lp/mm bei f11
100 lp/mm bei f16
70 lp/mm bei f22
50 lp/mm bei f32

Man beachte bitte: dies sind reine Objektivauflösungen. Die Auflösung des fertigen Bildes
wird durch die Sensorauflösung zusätzlich limitiert!

Ein 50%-iger Auflösungsverlust bei einer 20D (Kameraauflösung um 70 lp/mm) ist daher
durch Beugung im Objektiv bereits bei f22 zu verzeichnen. Im Endergebnis hat man dann gerade mal 35 lp/mm und das bei zusätzlich deutlicher Abnahme im verbleibenden
Detailkontrast.

Um diesen Zusammenhang noch etwas zu beleuchten:
Deine Mark-II kann theoretisch eine Grenzauflösung von ca. 55 lp/mm darstellen. Durch Beugungsverluste bleiben ...
bei f4 noch 50 lp/mm übrig,
bei f5,6 noch 47 lp/mm,
bei f8 noch 44 lp/mm,
bei f11 noch 41 lp/mm,
bei f16 noch 36 lp/mm,
bei f22 noch 31 lp/mm und
bei f32 noch 26.5 lp/mm.