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OBJEKTIVE PROFESSIONELL ANGEWANDT (Fortsetzung)


5. Helligkeitsverlauf im Bild
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In Abschnitt 2.2 und Bild 2.2 haben wir den Feldwinkel definiert. Bitte sehen Sie sich dieses Bild nochmal an.

Stellen Sie sich dabei bitte vor, Ihr Auge sei im Gegenstandszentrum und Sie sehen ins Objektiv.
Nun bewegen Sie Ihr Auge nach oben an den Gegenstandsrand  --  immernoch aufs Objektiv schauend.
Sie sehen die Frontlinse mit abnehmender Flaeche; vergleiche Bild 5a.

Bild 5a: Randabfall Bildbeleuchtungsstaerke (20kByte)

Die "scheinbare" (also "effektive") Flaeche nimmt ab mit dem Kosinus des halbierten Feldwinkels.

Auch die abstrahlende Randflaeche des Gegenstands  --  vom Objektiv her gesehen  --  nimmt mit dem Kosinus des halbierten Feldwinkels ab.   ... Das ist schon Kosinus-Quadrat.

Jetzt gehen wir in den Bildraum, und hier gilt dasselbe:

Wenn die Austrittspupille den Bildrand beleuchtet, schrumpft sowohl die leuchtende, als auch die beleuchtete Flaeche jeweils um den Kosinus des halbierten Feldwinkels.   ... Damit haben wir Kosinus hoch vier.

So versteht man leicht, dass das natuerliche Bild-"Shading" (das ist die Abnahme der Beleuchtungsstaerke vom Bildzentrum zum Bildrand) dem Kosinus-hoch-vier-Gesetz folgt.

Tatsaechlich zeigen reale Objektive noch deutlich mehr Shading:

Relativ kompliziert ist es, die winkelabhaengige Reflexion auf Glasoberflaechen nachzurechnen.
Verlassen wir uns aufs Gefuehl. Auch so wird schon klar, dass umso mehr Reflexion auftritt, je weiter man vom normalen zum streifenden Lichteinfall uebergeht. Das ist einer der Gruende dafuer, dass die Strahlen am Pupillenrand schwerer zu beherrschen sind, als im Pupillenzentrum.
Und auch dafuer, dass bei grossen Feldwinkeln die Bildbeleuchtungsstaerke schlechter wird.

Aber mit ganz einfachen Mitteln der Strahlenoptik kann man den Effekt der "Vignettierung" verstehen:

Bild 5b: Vignettierung (11kByte)

Bild 5b zeigt auf der linken Seite jeweils ein Auge. Dies Auge sollte auf unendlich scharfgestellt sein oder mindestens von rechts mit einem telezentrischen (also parallelen) Strahlenbuendel beleuchtet sein.

In der Anordnung von Bild 5b oben laesst die volle Oeffnung des zylindrischen Rohrs (schraffiert) das Licht zum Auge durch.

Aber in Bild 5b unten sehen wir, dass die effektive Oeffnung durch Schraeglage des Rohrs stark vermindert wird.

Wir lernen daraus: Wenn in einem Objektiv die freien Oeffnungen aller Linsen vollstaendig ausgenutzt werden, dann nimmt die Beleuchtungsstaerke im Bild zum Rand hin noch staerker ab, als das Kosinus-hoch-vier-Gesetz allein schon bewirkt. Man sagt, "das Bild ist vignettiert".

Das bessert sich, wenn man die Irisblende ein bisschen weiter schliesst. Dadurch senkt man die Mittenbeleuchtungsstaerke mehr ab, als die Randbeleuchtungsstaerke. Man kann also nur nach unten nivellieren, nicht die Randbeleuchtungsstaerke wirklich anheben.

Um die Vignettierung quantitativ zu errechnen, muesste man erstmal einige objektivinterne Parameter haben. Nicht leicht zu bekommen. Besser macht man ein paar Versuche und Messungen. Oder man besteht darauf, ein vollstaendiges Objektiv-Datenblatt zu bekommen.





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Letzte Aenderung 25.7.2004 19:17