Was ist die „luftige Scheibe“, in einfacher Sprache?

Alle optischen Systeme erzeugen durch Beugung ein unscharfes Bild. Grundsätzlich benötigen wir ein Lineal, um zu messen, wie viel Unschärfe in einem System aufgetreten ist. MTF, MTF50 und andere Maße sind alle mathematisch "aufgelöste" Größen. Sie werden erstellt, indem ein Intensitätsprofil genommen und einige Berechnungen durchgeführt werden. Diese Methoden können die "Quelle" der Unschärfe nicht feststellen, es ist nur diese Unschärfe aufgetreten.

Wenn Sie jedoch Dinge wie chromatische Aberration betrachten, wird deutlich, dass die Dinge eine gewisse Abhängigkeit von der Wellenlänge oder Farbe haben. Wie sich herausstellt, gilt dies auch für das Wellenverhalten von Licht. Blaues Licht breitet sich nicht schneller aus als rotes Licht, aber es trägt mehr Energie pro Photon und verwischt folglich weniger, wenn es seinen Weg um eine Blende herum lenkt. (E=mc^2 muss schließlich massiver sein und somit eine größere Trägheit haben).

Dabei verwenden wir die Wellenlänge des Lichts als Maßstab. Massivere Photonen werden nicht so stark abgelenkt, bleiben also dicht gepackt und erzeugen einen kleinen Fleck mit hoher Intensität.

Für die Fotografie ist dies jedoch weitgehend irrelevant , da Consumer-Objektive einfach zu fehlerbehaftet sind.

Hier präsentiere ich Ihnen die Flecken von mehreren Objektiven, wie sie auf einer MTF-Bank untersucht wurden. Das Objektiv ist f/2.4 und deckt ein Sichtfeld von 120 Grad ab. Wie entworfen, ist es beugungsbegrenzt (korrigiert auf weniger als Lambda/6 Aberrationswellen, Lambda/4 wird allgemein als beugungsbegrenzt angesehen).

Zuerst haben wir einen ausgezeichneten Platz:

Wir können auch ein gestörtes optisches System sehen, dh eines mit einer gewissen Fehlausrichtung. Diese spezielle Probe hat ungefähr eine Welle von Koma auf der Achse. Dies ist eher typisch für ein Consumer-Objektiv, da es einfach nicht genug kostet, um nach dieser Spezifikation entworfen und ausgerichtet zu werden (und es auch nicht wirklich notwendig ist).

Als weiteres Beispiel geht es hier um eine halbe Komawelle, aber auch um eine Astigmatismuswelle. Nicht sehr hübsch.

Hier ist die MTF der drei Spots in derselben Reihenfolge:

Schauen wir uns nun ein Consumer-Objektiv an, das allgemein als super scharf angesehen wird, und ein Objektiv, das mein Favorit ist, das Zeiss 100 mm f/2 Makro Planar.

Ich entschuldige mich für die Änderung des Formats. Der große Kick hier ist, dass die MTF bei 50 lp/mm nirgendwo im Sichtfeld die der stark gestörten Probe übertrifft. Sie liegt über das gesamte Feld bei etwa 0,6, wobei das stark gestörte, aber perfekt konstruierte Objektiv selbst in seiner schlechteren Ebene etwa 0,7 erreicht.

Vielleicht wird in 10 bis 25 Jahren, wenn Wechselobjektive für Verbraucher sowie dieses 25.000-Dollar-Weitwinkel-Fixobjektiv entwickelt werden, die luftige Scheibe in der Fotografie eine Rolle spielen, aber heute spielt sie keine Rolle mehr.

Wir alle wissen, dass sich Lichtstrahlen in einer geraden Linie fortbewegen (Strahl aus dem Deutschen gerade wie ein Baumstamm). Wir wissen auch, dass sich Schallwellen um ein Hindernis biegen. Wir können jemanden hinter einem Baum schreien hören. Sie wissen vielleicht, dass sich auch Wasserwellen um ein Hindernis biegen. Aber wussten Sie, dass Lichtstrahlen, die eine scharfe, undurchsichtige Kante streifen, in den Pfad von Lichtstrahlen übergehen, die gerade die Kante einer Irisblende passieren? Wir sprechen über die Lamellen der Objektivblende. Wir sprechen von Beugung (lat. Richtung ändern).

Das Licht, das in den geometrischen Schatten der Iris eindringt, beleuchtet die Demarkationslinie, wodurch die Trennung von Licht und Schatten undeutlich wird. Diese Beugung leistet jedoch mehr. Die gebeugten Lichtstrahlen interferieren mit den direkten Strahlen und bilden eine Reihe von Interferenzbändern, die jeden von der Linse projizierten Lichtpunkt umgeben. Was wir sehen, sind konzentrische Bänder, die diesen Lichtpunkt umgeben. Diese undeutlichen Kreise nehmen an Intensität und Abstand vom Mittelpunkt ab. Wir können diese Bänder nur sehen, wenn wir das von der Linse geworfene Bild mit einer Lupe untersuchen.

Wir betrachten eigentlich zwei Phänomene, Interferenz und Beugung. Diese verflechten sich, um einen Lichtpunkt zu verursachen, der zu klein ist, um als dimensionslos wahrgenommen zu werden, um als Lichtkreis mit gezacktem Rand zu erscheinen. Diese nennen wir „Airy Disc“ (Lichtscheibe, die wir mit Hilfe einer Lupe in der Luft betrachten).

Dies wurde von John Strutt, einem englischen Adligen, 3. Baron Rayleigh 1842 – 1919 Nobelpreisträger, gut untersucht). Das Rayleigh-Kriterium für Linsen bleibt trotz unserer Bemühungen gültig. Das Auflösungsvermögen eines Objektivs wird in Linien pro Millimeter angegeben. Dies bedeutet, dass wir in der Lage sind, einen Raum zwischen eng gezogenen Linien zu unterscheiden. Auflösungsvermögen (RP) = 1392 / Blendenzahl (für jede Wellenlänge unterschiedlich, aber fotografisch verwenden wir 1392).

f/1 = 1392

Blende 1,4 = 994

Blende 2 = 696

Blende 2,8 = 497

Blende 4 = 348

Blende 5,6 = 249

Blende 8 = 174

Blende 11 = 127

Blende 16 = 57

Hinweis: f/8 übersteigt das, was für die Fotografie bildlich sinnvoll ist.