Beugungsunschärfe auch abhängig von der Brennweite?

[Joe4711]

Fast jeder kennt den Effekt, dass bei grossen Blendenzahlen die sogenannte Beugungsunschärfe auftritt.

Der Sache ist die, dass Licht von Kanten gebeugt wird, und je kleiner ein Loch wird, desto ungünstiger wird das Verhältnis zwischen "Kante" (Blendenrand) und offener Fläche. Somit wird der Anteil von erwünschtem Licht und gebeugtem Licht immer ungünstiger - das Bild wird matschig.

Ab Blende 11 oder 14 soll die Beugungsunschärfe sichtbar werden. Jetzt frage ich mich - wie kann man zu so einer Behauptung kommen?

Nach meinem Verständnis wird die Beugungsunschärfe dann deutlich, wenn die Blendenöffnung einen gewissen Millimeterwert unterschreitet.

Blende 22 ist bei 500 mm Brennweite ein deutlich grösseres Loch als bei 14 mm Brennweite.

So gesehen sind Aussagen wie "Ab Blende 16 hast Du mit massiver Beugungsunschärfe zu rechnen!" totaler Unfug, wenn man die Brennweite nicht mitbetrachtet.

Anders ausgedrückt: Die Beugungsunschärfe tritt nicht dann auf, wenn die Blendenöffnung einen gewissen Bruchteil der Brennweite einnimt (das ist ja der Blendenwert!), sondern wenn die Blendenöffnung einen bestimmten absoluten Öffnungsdurchmesser unterschreitet.

Und - Überraschung: Die Kompaktkameras mit ihren 5 bis 20 mm Brennweite können meist nur bis Blende 8!

Stimmts oder irre ich mich?

LG, Joe

 

[coldstone]

der blendenwert ist eine verhältniszahl zwischen brennweite zu relativer öffnung
will heißen die regel mit den blendenwerten ist für alle brennweiten mehr oder weniger zutreffend da ja immer das verhältniss zur brennweite gegeben ist

zb blende 10 bei brennweite 100 : die relative öffnung passt 10 mal in die brennweit --> 10mm
selbes bei brennweite 200 ergibt 20 mm dadurch relativiert sich immer die beugungsunschärfe

[ich hoff jetz ich hab keinen scheiß erzählt so hab ichs noch ausm unterricht mitgenommen]

 

[Joe4711]

[ich hoff jetz ich hab keinen scheiß erzählt so hab ichs noch ausm unterricht mitgenommen]

Fachlich korrekt, aber am Thema vorbei.

LG, Joe

 

[Mi67]

Sorry, aber Du irrst.

Ab Blende 11 oder 14 soll die Beugungsunschärfe sichtbar werden. Jetzt frage ich mich - wie kann man zu so einer Behauptung kommen?

Eigentlich egal: durch Rechnung oder durch Empirie.

Nach meinem Verständnis wird die Beugungsunschärfe dann deutlich, wenn die Blendenöffnung einen gewissen Millimeterwert unterschreitet.
Blende 22 ist bei 500 mm Brennweite ein deutlich grösseres Loch als bei 14 mm Brennweite.
So gesehen sind Aussagen wie "Ab Blende 16 hast Du mit massiver Beugungsunschärfe zu rechnen!" totaler Unfug, wenn man die Brennweite nicht mitbetrachtet.

Die Brennweite kürzt sich nun mal durch Verwendung der Blendenzahl aus der Rechnung raus. Willst Du hingegen die Beugungs-kritische Blende in Millimetern Durchmesser angeben, so rutscht Dir die Brennweite wieder in die Formel hinein und alles ist (und bleibt) gut.

Anders ausgedrückt: Die Beugungsunschärfe tritt nicht dann auf, wenn die Blendenöffnung einen gewissen Bruchteil der Brennweite einnimt (das ist ja der Blendenwert!), sondern wenn die Blendenöffnung einen bestimmten absoluten Öffnungsdurchmesser unterschreitet.

Wie kommst Du auf das dünne Brett? Die Beugung produziert Haupt- und Nebenmaxima unter bestimmten Winkeln. Hast Du einen kleinen Bildwinkel (aka: lange Brennweite), so ist zwar bei gleicher Blendenzahl die absolute Blendenöffnung größer, allerdings wird die Beugung auch bereits bei geringeren Winkeln kritisch. Im Ergebnis kürzt sich dabei einfach die Brennweite wieder heraus.

Du kannst es auch wie Herr Abbé rechnen, indem du berechnest, wie groß die Eintrittspupille sein muss, damit Du von einem Bilddetail (Linienpaar) nicht nur das Hauptmaximum, sondern auch das erste Nebenmaximum ins optische System hineinbrechen kannst. Tipp: Lichtstrahlen bei der Linien einmal ohne Gangunterschied und ein mal mit Gangunterschied 1 x lambda müssen noch durch die Optik eingefangen werden. Viel Spaß bei den Berechnungen, ist aber letzten Endes gar nicht soo schwer!

Und - Überraschung: Die Kompaktkameras mit ihren 5 bis 20 mm Brennweite können meist nur bis Blende 8!

Jetzt mische bitte nicht auch noch die unterschiedlichen Z-Kreis-Anforderungen der Formate in die Überlegungen mit hinein - sonst kommst Du auf gar keinen grünen Zweig mehr!

 

[Joe4711]

Sorry, aber Du irrst.

Die Brennweite kürzt sich nun mal durch Verwendung der Blendenzahl aus der Rechnung raus.

Anders gesagt: Bei Blende 16 leidet ein 500 mm Tele genauso unter Beugungsunschärfen wie ein 11 mm Weitwinkel?

(Ich glaube das nicht!)

LG, Joe

 

[Hoogo]

Wenn man die Brennweite als Abstand der Blende vom Film betrachtet wirds imho wieder klarer. Ein Lichtstrahl, der eigentlich einen Punkt auf dem Film treffen müsste, wird durch die Beugung zu einem Kegel. Der Winkel dieses Kegels hängt nun wirklich nur von der absoluten Größe der Öffnung (in mm) ab, ganz egal, welche Blendenzahl das auch ist. Nur wird sich dieser Kegel bei 10facher Brennweite auch 10mal weiter ausbreiten. Das interessante Maß ist die Fläche, die er auf dem Film ausleuchtet, nicht der Winkel, den er hat.
Und so kommts dan halt, daß eine größere Brennweite die gleiche Beugungsunschärfe mit einer größeren absoluten Blendenöffnung erzielt, was dann zufälligerweise die gleiche Blendenzahl ergibt.

 

[der Olaf]

Hi,

ist aber so, wie o.g. eine Verhältnisgleichung.

m.f.G.

der Olaf

 

[Mi67]

(Ich glaube das nicht!)

Ob Du es nun glaubst oder nicht, ist halt so:
Zeiss lens news 2 von 1997 (letzte Seite)

Alternativ: Probiere es aus oder rechne es.

 

[Mi67]

Wenn man die Brennweite als Abstand der Blende vom Film betrachtet wirds imho wieder klarer. Ein Lichtstrahl, der eigentlich einen Punkt auf dem Film treffen müsste, wird durch die Beugung zu einem Kegel. Der Winkel dieses Kegels hängt nun wirklich nur von der absoluten Größe der Öffnung (in mm) ab, ganz egal, welche Blendenzahl das auch ist. Nur wird sich dieser Kegel bei 10facher Brennweite auch 10mal weiter ausbreiten. Das interessante Maß ist die Fläche, die er auf dem Film ausleuchtet, nicht der Winkel, den er hat.
Und so kommts dan halt, daß eine größere Brennweite die gleiche Beugungsunschärfe mit einer größeren absoluten Blendenöffnung erzielt, was dann zufälligerweise die gleiche Blendenzahl ergibt.

Klasse! Eine schöne, bildhafte Erklärung ohne störende (?) Zahlen.

 

[Robi]

zb blende 10 bei brennweite 100 : die relative öffnung passt 10 mal in die brennweit --> 10mm
selbes bei brennweite 200 ergibt 20 mm dadurch relativiert sich immer die beugungsunschärfe

Hallo,

die 10mm beziehen sich auf den Strahlengang von der Frontlinse an gerechnet? Die eigentliche Blende ist aber irgendwo zwischen den Linsen und wird wahrscheinlich kleiner sein? Das heisst die physikalische Grösse der Blende kommt doch auf die Linsenkonstruktion und die Einordnung der Blende im Strahlengang bzw der Linsen an?

... oder ist mein Gedankengang völlig von der Rolle

Gruss Robi

 

[Mi67]

die 10mm beziehen sich auf den Strahlengang von der Frontlinse an gerechnet? Die eigentliche Blende ist aber irgendwo zwischen den Linsen und wird wahrscheinlich kleiner sein? Das heisst die physikalische Grösse der Blende kommt doch auf die Linsenkonstruktion und die Einordnung der Blende im Strahlengang bzw der Linsen an?
... oder ist mein Gedankengang völlig von der Rolle

Auch wenn es mit dem hier angesprochenen Problem der Beugung nichts zu tun hat: ja, der absolute Durchmesser, der zwischen den Blendenlamellen frei bleibt, kann etwas von dem rechnerischen Wert abweichen. Dies liegt allerdings daran, dass die Blende den Durchmesser der Eintrittspupille auf den entsprechenden Wert beschränken soll. Liegt die Eintrittspupille etwas weiter von der Position der physikalischen Blende entfernt, so können deren Durchmesser tatsächlich voneinander variieren.

 

[Nightstalker]

Die praktische Erfahrung zeigt aber, dass man bei Teleobjektiven weiter abblenden kann ohne Beugung zu sehen als bei Weitwinkeln...was übrigens auch ein Grund dafür ist, wieso Teleobjektive (zumindest in früheren Jahren) teilweise bis Blende 45 angeboten haben und Weitwinkel oftmals schon bei Blende 16 endeten.


Vielleicht liegt es aber auch an der Grösse der üblicherweise abgebildeten Strukturen da mich das nie so übermässig interessiert hat kann ich wie schon oben erwähnt nur mit praktischer, subjektiver erfahrung aufwarten.

 

[Guido G.]

Die praktische Erfahrung zeigt aber, dass man bei Teleobjektiven weiter abblenden kann ohne Beugung zu sehen als bei Weitwinkeln...was übrigens auch ein Grund dafür ist, wieso Teleobjektive (zumindest in früheren Jahren) teilweise bis Blende 45 angeboten haben und Weitwinkel oftmals schon bei Blende 16 endeten.

Es geht bei den Konstruktionen eher darum, dass Du mit den Lamellen keine beliebig kleine Öffnung machen kannst, ohne die Lamellen zu verbiegen.
Von daher ist der kleinste Blendendurchmesser begrenzt durch mechanische Grenzen.

 

[Joe4711]

Die praktische Erfahrung zeigt aber, dass man bei Teleobjektiven weiter abblenden kann ohne Beugung zu sehen als bei Weitwinkeln...was übrigens auch ein Grund dafür ist, wieso Teleobjektive (zumindest in früheren Jahren) teilweise bis Blende 45 angeboten haben und Weitwinkel oftmals schon bei Blende 16 endeten.

Und zwischen Blende 16 und 45 liegen ja nun doch Welten.

Woran liegt das also?

LG, Joe

 

[Tommy]

Und - Überraschung: Die Kompaktkameras mit ihren 5 bis 20 mm Brennweite können meist nur bis Blende 8!

da kommt noch die Größe des Sensor mit ins Spiel, z.b. 8 MP crop 1,6 versus 8 MP Crop 5 ==> auf Pixelebene betrachtet sind die einzelnen Pix bei kleiner Sensorfläche kleine und die Beugung wirkt sich entsprechend stärker aus.
Bezogen auf das Endformat (z.B. 30x45 cm) ist die Vergröserung der Beugungsscheibchen entsprechend grösser. Daher bei Komp. Cam. eben nur bis Blende 8.
Sonst hat es Hoogo sehr anschaulich beschrieben, meine Kurzbeschreibung:
große Brennweite bei gleicher Blende bewirkt eine größere reale Öffnung mit kleineren Beugungsscheibchen, die allerdings aufgrund der größeren Brennweite entsprechend am Sensor abgebildet werden.

lg Tommy

 

[Nightstalker]

Und zwischen Blende 16 und 45 liegen ja nun doch Welten.

Woran liegt das also?

LG, Joe

es sind nur 3 Blendenstufen...ich habe aber auch die Extreme ausgsucht normalerweise (bei meinen Objektiven) steht auf längeren Teles 32 und auf den normalen Objektiven meistens 16-22 als kleinste Blende drauf.

 

[Cephalotus]

Und zwischen Blende 16 und 45 liegen ja nun doch Welten.

Woran liegt das also?

LG, Joe

Entweder verstehen oder glauben würde ich Dir raten. Zweifeln ist in diesem Fall definitiv falsch.

Die Beugung hängt nicht von der Brennweite ab, wenn man sie mit der Blendenzahl ins Verhältnis setzt. 0%. Nada.

(Ganz im Gegensatz zur Schärfentiefe, wo man das ja bisweilen behauptet ;-)

Bei den Teleoptiken kann man halt kleine Blenden einfacher verbauen, da die absoluten Blendenöffnungen größer sind. Eine schöne Blende bei einem 20mm Weitwinkel und F45 wäre dann ein Loch mit weniger als einem halben mm, das kostet nur einen Haufen Geld und bringt nichts.

wenn Du es nachrechnen willst:

r = 1,22 * Lambda * F * (m+1)

oder wenn Du unbedingt die Brennweite drin haben willst, dann eben

r = 1,22 * Lambda * f/D * (m+1)

(wobei die Brennweite f durch die absolute Blendenöffnung D halt nun mal als die Blendenzahl F definiert ist).

Übrigens ist die Beugung, wie man hier sieht noch von der Wellenlänge des Lichts und dem Abbildungsmaßstab abhängig. Bei Makroaufnahmen darfst Du also nicht so weit abblenden.

 

[Joe4711]

Entweder verstehen oder glauben würde ich Dir raten. Zweifeln ist in diesem Fall definitiv falsch.

Wenn ich es nicht richtig verstehen wollen würde, hätte ich ja wohl kaum hier gefragt, oder? Und Zweifel sind die Grundlage, um sich mit etwas weiter auseinanderzusetzen.

Tut mir ja Leid dass ich nicht so schlau bin und ich deswegen hier nach einer Erklärung für etwas fragen muss...

Bei den Teleoptiken kann man halt kleine Blenden einfacher verbauen, da die absoluten Blendenöffnungen größer sind. Eine schöne Blende bei einem 20mm Weitwinkel und F45 wäre dann ein Loch mit weniger als einem halben mm, das kostet nur einen Haufen Geld und bringt nichts.

Genau das ist mein Punkt: Ein Objektiv mit 500 mm hat bei Blende 20 die gleiche absolute Blendenöffnung wie ein 50 mm bei f2.0.

Wenn für Euch der Gedankengang, dass bei 25 mm Blendenöffnung das eine Objektiv Beugungsunschärfe aufweist, das andere jedoch noch lange nicht, total abwegig ist, dann Glückwunsch, ist nicht jeder so schlau.

Ich habs jetzt dank der Erklärungen kapiert, tut mir Leid dass ich das Thema auf den Tisch gebracht habe!

Echt jetzt,
Joe

 

[Tommy]

Genau das ist mein Punkt: Ein Objektiv mit 500 mm hat bei Blende 20 die gleiche absolute Blendenöffnung wie ein 50 mm bei f2.0.

Wenn für Euch der Gedankengang, dass bei 25 mm Blendenöffnung das eine Objektiv Beugungsunschärfe aufweist, das andere jedoch noch lange nicht, total abwegig ist, dann Glückwunsch, ist nicht jeder so schlau.

ICh bin erst auch in diese "Falle" gelaufen, ist ja keine Schande

I

ch habs jetzt dank der Erklärungen kapiert, tut mir Leid dass ich das Thema auf den Tisch gebracht habe!

Ich finde es gut wenn man sich Gedanken über die Funktionsweise macht

lg Tommy

 

[Mi67]

Wenn ich es nicht richtig verstehen wollen würde, hätte ich ja wohl kaum hier gefragt, oder? Und Zweifel sind die Grundlage, um sich mit etwas weiter auseinanderzusetzen.

Recht so.

Genau das ist mein Punkt: Ein Objektiv mit 500 mm hat bei Blende 20 die gleiche absolute Blendenöffnung wie ein 50 mm bei f2.0.
Wenn für Euch der Gedankengang, dass bei 25 mm Blendenöffnung das eine Objektiv Beugungsunschärfe aufweist, das andere jedoch noch lange nicht, total abwegig ist, dann Glückwunsch, ist nicht jeder so schlau.

Die 25mm-Öffnung erzeugt eine Beugung, die immer einen konstanten Streuwinkel erzeugt. Ob dieser Winkel relevant wird, entscheidet die Brennweite. Wäre dies nicht so, dann würde bei Telekonverter-Nutzung, bei der ja die absolute Blendenöffnung konstant bleibt, die Beugung nicht zur Minderung der Bildqualität beitragen. Das wäre zu schön um wahr zu sein.

Ich habs jetzt dank der Erklärungen kapiert, tut mir Leid dass ich das Thema auf den Tisch gebracht habe!
Echt jetzt, Joe

Braucht Dir doch nicht leid zu tun!?