Uniaufgabe Optik = völliger quatsch?

[creinhardt]

IMHO ist es spätestens ab hier praxisfremd....

Dann begründe das doch bitte mal ausführlich !

Die meisten hier werden mir wohl bei der Aussage zustimmen das es Sinnvoll ist wenn ein Objektiv Auflösungsreserven gegenüber dem Sensor der Kamera hat.

Folglich ist der Kamerasensor unerheblich für die Bewertung des Objektivs.

mfg christian

 

[Kpathsea]

IMHO ist es spätestens ab hier praxisfremd....

Dann begründe das doch bitte mal ausführlich !

Das würde mich auch interessieren. Es ist wichtig (vielleicht nicht für jedermann) zu wissen, wie das Auflösungsvermögen eines optischen Gerätes zu berechnen ist. Dass noch mehr als nur der Öffnungdurchmesser letztlich eine Rolle spielt, bezweifelt ja auch keiner, aber irgendwo muss man anfangen. Nebenbei bemerkt, möchte ich mal von den Erbsenzählern eine "bessere", weniger praxisfremde (welche Praxis eigentlich) Aufgabe hören. Aufgaben zu stellen ist weitaus schwieriger, als man denkt.

 

[JesseBlue]

Wieso das ist etwas Umständlich dargestellt die Aufgabe die förderliche Blende zu berechnen was keine unübliche Aufgabe für eine Fotografen Gesellenprüfung währe.

In einer klassischen Fotografen Lehre vielleicht - nicht aber an einer Uni und erst recht nicht an einer FH. Technik und Handwerk sind dort eher Mittel zum Zweck. Ich kenne Designstudenten, die haben nichtmal eine DSLR.

 

[Grimbart]

IMHO ist es spätestens ab hier

....... die Auflösung des Films/Bildsensors..... vernachlassigen

praxisfremd....

Ich gebe zu, dass ich noch nie irgendwelche Berechnungen zu Optiken durchgeführt habe und seit gut 25 Jahren intuitiv die SLR- und später die DSLR-Technik inkl. Objektiven benutze.

Folgende Betrachtungsweise brachte mich zu der Aussage:

Mal angenommen ein Objektiv hat mit einer entsprechenden Blendeneinstellung die max. Auflösungsfähigkeit erreicht.
Manche Objektive bringen das schon bei Offenblende, andere benötigen eine oder zwei Stufen abblenden um dieses Maximum zu erreichen.

Wenn ich nun einen speziellen Punkt fokussiere und auf die eingestellte Entfernung auch die notwendige Schärfentiefe für eine korrekte Darstellung habe so ist es IMHO schon wichtig welche Auflösung der jeweilige Sensor hat. Wenn der darzustellende Punkt recht klein ist (5mm auf 150m) dann definiert IMHO die Auflösung des Bildsensores die Anzahl Pixel auf denen der darzustellende Punkt abgebildet wird.
Ist der Punkt kleiner als ein Pixel des Sensores oder belegt zum Beispiel nur 4 Pixel so ist es doch ziemlich logisch das ein hochauflösender Sensor der für die Abbildung des Punktes 16 oder 64 Pixel verwendet dann mehr Informationen inkl. einer besseren Randdarstellung der Punktes (Muttermal) aufzeichnen kann.

.......
Ab welcher Blendenzahl sind die Muttermale des Filmstars (Durchmesser 5
mm) auf dem Bild erkennbar......

Bei der Annahme, dass der Punkt kleiner als ein Pixel des Sensores ist ist doch die Blendenzahl irrelevant weil der jeweilige Pixel dann nicht nur den einen Farbwert sondern auch die Umgebungsfarbwerte aufnimmt und somit keine klare Darstellung des Punktes bringen kann.

So, nun fallt über mich her und erklärt mir die Welt

Spaß beiseite sagt mir bitte wo hier ein Denkfehler vorliegt

 

[Stempel]

Hier fällt Niemand über Dich her... Nur KANN eine abzubildende Punktquelle nicht kleiner abgebildet werden als eben das Unschürfescheibchen durch die Beugung. Die Größe des Scheibchens ist von der Blende abhängig. Deshalb macht es keinen Sinn, die Pixel der Sensoren deutlich kleiner zu machen als diese minimale Scheibchengröße.

Damit begründet sich übrigens, warum die Analysen (zb bei Photozone) wirklich gut scharf abbildender Objektive den besten Wert dieser Analyse (MTF resolution) für eine APS-C Kamera typischerweise bei Blende 8 haben und dies bei jeder Brennweite.

Gleichwohl hat Müller Recht mit seinem Beitrag zur Auflösung von Objektiven. Im deutschen physikalischen Sprachgebrauch ist "Auflösung", was er schreibt. Somit ist Tür und Tor auf für Babylon...

Wolfgang

 

[Kpathsea]

Spaß beiseite sagt mir bitte wo hier ein Denkfehler
vorliegt

Es geht in dieser Aufgabe schlicht nicht darum, das komplexe Problem des Auflösungsvermögen eines kompletten optischen Geräts zu lösen, welches aus einer Menge Komponenten besteht, deren Verhalten durch eine Menge Parameter beeinflusst werden. Hier ging es nur um einen einzigen Parameter. Das reicht mal für eine Übungsaufgabe!

 

[wolli.doc]

Hallo crusher,
uke hat schon eine Hinweis geliefert mit seinem Verweis auf 1x1 der digit. Kameratechnik.
Die Frage zielt wohl auf den zu erwartenden Unschärfekreis, wobei hier ein "ideales Objektiv" in der Aufgabenstellung angenommen wird.
Damit die Muttermale scharf abgebildet werden können, müssten sie kleiner sein als der zu erwartende Unschärfekreis.
Ohne z.B. die Größe des Ausdrucks des fertigen Bildes zu kennen, ist mir nicht klar, wie man dies berechnen könnte.
Gruß
wolli.doc

 

[Conram]

Ihr denkt zu kompliziert - das war eine Übungsaufgabe, wie sie Physik-Studenten im ersten oder zweiten Semester rechnen sollen.

Es geht um die Anwendung des Rayleigh-Kriteriums zur Unterscheidbarkeit von zwei Punkten. Das alles wird im Zusammenhang mit Beugung am Einzelspalt und mit dem Beispiel "Auflösungsvermögen eines Mikroskops" normalerweise in Vorlesung und Praktikum bis ins kleinste Detail besprochen, wo es auch von großer Relevanz und leicht zu beobachten ist.

Mit dem Teleobjektiv wurde die Aufgabe nur ein wenig abgewandelt, um zu schauen, wer das Prinzip verstanden hat und in der Lage ist, es auch auf andere optische Systeme zu übertragen.

Sinn oder Unsinn sei dahingestellt, die Zahlenwerte sind ungefähr so interessant wie die allweihnachtliche Frage nach der Geschwindigkeit des Weihnachtsmannes, der an einem Tag der Welt jeden Schornstein der Erde erreichen muss. ;-)

 

[Black-Light]

Keinen nerv das alles zu lesen deshalb die Antwort.

Gesucht ist das Beugungsscheibchen. Also das was als kleinster von einander getrennter Punkt noch warzunehmen ist.

Nach dem Rayleigh-Kriterium gilt:

d = 2 * 1,22 * Lamda * Brennweite / Durchmesser der Linse

d = 2 * 1,22 * L * f/D

Die Blende ist definiert als f/D=A

d = 2 * 1,22 * L * A

d = Muttermal = 5 mm
L = Wellenlänge = 550 nm (grünes Licht) <-- bestimmt ein lustiges Muttermal ^^

Formel umstellen nach A

A = d / (2 * 1,22 * L)

A = 5mm / (2 * 1,22* 550 nm)

f/D = 5mm / (2 * 1,22* 550 nm)

Dann haut mal rein ;-)

(Ach genau ich Studiere Elektrotechnik !!!! an der FH Köln mit dem schwerpunkt auf Optischen Technologien und hab das im 4. Semester gelernt im Fach Angewandte Optik bei Prof. Altmeyer gelernt ^^)

Aber wie schon in der Aufgabe gesagt. Die Linse macht mehr Fehler als der Sensor auflösen kann. Es gibt ja immernoch die 5 Abbildungsfehler mit denen man zu Kämpfen hat.

 

[crusher89]

danke für die lösung, die steht aber auch schon auf seite 2 von mir mir gings ja weniger um die lösung haha

 

[Müller82]

Da ja schon viel über das "praxisferne" Beispiel geschrieben wurde, hier mal ein vllt. etwas nachvollziehbareres Beispiel:

Man hat aus Bequemlichkeit beim Wandern nur die Kompaktkamera dabei. Am Weg ist ein Wasserfall, den möchte man mit langer Belichtungszeit aufnehmen (schön das Fließen des Wasser sichtbar machen). Dazu muss auf -sagen wir mal- f/20 bei ISO 100 abblendet werden.

Man denkt sich "viel Licht, da sollte der kleine Sensor kein Problem haben", und will abblenden, aber bei Blende f/8 ist Schluss. Die Beugungsunschärfe (zusammen mit dem Programmierer der Firmware, der matschige Bilder deswegen verhindern will) ist Schuld:

Der Sensor in einer Kompaktkamera hat etwa 6mm Breite und löst vllt. 3000 x 2250 Pixel auf. Ein Pixel hat damit ca. 2µm Kantenlänge.

Wenn man nicht möchte, dass eine Beugungsscheibe größer wird als ein Pixel (damit sie das Bild nicht unscharf macht) muss die Blende min. 1,5mm Durchmesser haben (unabhängig von der Brennweite).

Im Weitwinkel (bei der Kamera etwa 6mm Brennweite) ist das f/4, bei leichtem Tele (12mm) immer noch f/8. Bei f/20 wäre das Bild sichtbar unscharf, somit fällt das Wasserfallfoto (zumindest ohne Graufilter) aus.

 

[hfs65]

Die Antwort ist ja eigentlich ganz simpel:

Wenn es nach dem Filmstar geht:
- gibt es kein geeignetes Objektiv dafür

Antwort:
Ein Objektiv mit integrierter Gausscher Weichzeichnung wäre das Hilfsmittel der Wahl.

 

[Frank Klemm]

Hallo,
ich habe in der Uni eine Hausübung bekommen und als ich mir sie durchgelesen habe dachte ich mir, dass sie völliger Quatsch ist.. was sagt ihr dazu?

Die Aufgabe ist völliger Quatsch.

Interessanterweise war das Kneipenthema vor 1 Stunde genau das Thema.
Prüfungsaufgaben, gemacht von Leuten ohne Ahnung.

Aufgabe:
Ein Gesellschaftsreporter fotografiert einen Filmstar beim Einkaufen aus einer
Entfernung von 150 m mit einem Teleobjektiv der Brennweite 1000 mm.
Ab welcher Blendenzahl sind die Muttermale des Filmstars (Durchmesser 5
mm) auf dem Bild erkennbar, wenn Sie die Auflösung des Films/Bildsensors
und Linsenfehler vernachlassigen? Verwenden Sie als mittlere LichtwellenlÄange
550 nm.

Man kann das Auflösungsvermögen nach Rayleigh einer beugungsbegrenzten Optik berechnen, man kann aber nicht bestimmen, wann ein Mutermal zu erkennen ist.

Das ist diese Unsitte von "Prüfungsaufgabenstellern", alles in Text verpacken zu wollen, um mit Prüfungsaufgaben nicht nur Mathe und Physik, sondern auch das Verständnis von Text prüfen zu wollen, dabei wird aber aus einer präzisen Frage etwas, was man nicht mehr beantworten kann.

Auflösungsvermögen nach dem Rayleigh-Kriterium bezieht sich auf das Auflösen von zwei (nichtkohärenten) Punktlichtquellen in dem Sinne, das der erste Nulldurchgang des einen Scheibchens in das Maximum des anderen fällt.

Aus

erhält man 5 mm / 150 m = 1,22 * 550 nm / D und D = 20 mm. Bei f = 1000 mm wäre das Blende 50.

Siehe http://de.wikipedia.org/wiki/Rayleigh-Kriterium

Zu den Problemen:

• Ein Muttermal besteht nicht aus zwei Punktlichtquellen: Wann ist ein Muttermal als solches zu erkennen? "Da ist was unregelmäßig" ist auf gleichförmigen Oberflächen schon weit unterhalb des Rayleigh-Kriteriums (begrenzt durch das SNR) zu erkennen. Will man es von anderen Hautzeichnungen unterscheiden, benötigt man aber eine weitaus höhere Auflösung.
• Soll die Rayleigh-Streuung in der Athmosphäre berücksichtigt werden?
• Darf Signalnachbearbeitung (moderne Astronomie lebt davon) wie Entfaltung verwendet werden?

Siehe http://www.astronomie2009.de/medien...alaxien/sternoberflaeche-sigma-geminorum/view