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Aktualisiert
03.05.2012

 

digitaleInfrarotfotografie

 
 

 

SPEKTRALDATEN - Festlegung und Nutzung des IR - Spektralbandes

Inhaltsverzeichnis

A) Spektralbandbegrenzung durch Filter
B) Spektralbandbegrenzung durch weitere Faktoren
C) Qualitätsbegrenzende Faktoren
D) Farbvorstellungen im IR-Bereich
E) Objektiv-Eignung

 

Spektrale Durchlasskurven von Langpass-, UV-Durchlass- und IR-Sperrfiltern

Spektrale Durchlasskurven von Violett- und Blaufiltern mit ausgeprägter IR-Durchlässigkeit

Spektrale Reflektionskurven von Blättern

 

Wenn wir IR aufnehmen, sollten wir mehr überlegen als nur einen IR-Durchlassfilter auf das Objektiv schrauben. Folgende Überlegungen können wir anstellen:

A) Welche Langpass - Filter stehen gut beziehbar zur Verfügung?

  1. Schott RG695 als B&W - Ausführung 092
  2. Schott RG715 (B&W Spezialsortiment)
  3. Hoya IR 720nm oder andere Fernost-Produkte mit 720nm Kantenlage
  4. Hebo IR 760
  5. Schott RG780 (B&W Spezialsortiment)
  6. Schott RG830 als B&W 093
  7. Schott UG1 als B&W 403, dessen UV-Durchlässigkeit ggf passend mit einem weiteren Filter gesperrt wird

 

B) Welche Faktoren legen das langwellige Ende des IR - Spektralbandes fest?

  1. die Grenzwellenlänge des Chips / Sensors, üblich über 1000 nm
  2. die IR-Absorption des IR-Sperrfilters vor dem Chip, wobei dort eine gegenüberstellende Betrachtung von IR Sperrfiltern wie Schott BG38, Schott BG39 und evtl. verwendbaren Schott KG-Gläsern gemacht werden sollte: BG39 lässt fast kein IR zu, BG38 bevorzugt längerwellige IR-Anteile, KG-Gläser  bevorzugen kürzere IR-Wellenlängen
  3. die spektrale Zusammensetzung des Beleuchtungslichtes: Sonne und Halogen haben unbegrenzt IR, Metalldampflampen begrenzt und Fluoreszenzlicht/Neon sehr begrenzt.
  4. weitere Zusatzfilter vor dem Objektiv, die das Spektralband zum langen Ende hin begrenzen sollen, z.B. KG-Gläser oder Interferenz-Kurzpassfilter

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C) Qualitätsbegrenzende Faktoren

Bis zu welcher Wellenlänge können wir mit qualitativen optischen Abbildungsergebnissen rechnen? Welche Faktoren begrenzen die Qualität?
  1. Die grundsätzlich längeren Wellen bilden theoretisch immer proportional unschärfer ab als kürzere Wellenlängen, also das Spektralband nicht unnötig lang werden lassen.
  2. Praktisch alle Linsenobjektive haben Farb-Längsfehler, die Brennweite wird im IR merklich und vor allem progressiv grösser. Ein Verzicht auf 50 weitere Nanometer ins Langwellige hinein kann die Bildschärfe merklich erhöhen.
  3. Die Anti-Reflex-Vergütung im IR wirkt weniger, auch progressiv mit steigender Wellenlänge. Schwache Hot Spots, die bei 750nm noch kaum stören, können bei 900nm so stark werden, dass ein Bild unbrauchbar ist.
  4. Es ist hilfreich, sich die spektralen Reflektionskurven von Vegetation anzusehen. Nach einem Minimum um 680 nm steigt die Helligkeit von grünem Laub bis ca 750nm stark an, um anschliessend auf hohem Niveau zu bleiben. Wird nun mit z.B. mit 780nm gefiltert, ist die fast gänzlich weisse Vegetationsdarstellung mit wenig Differenzierung eine Folge. Im Gegenzug stellt eine Filterung mit 710-720nm die Vegetation nicht komplett weiss und differenzierter dar. Mit der Wahl der Kantenlage ist somit die Stärke des Wood-Effektes steuerbar. Die spektrale Verteilung des Beleuchtungslichtes muss allerdings mit berücksichtigt werden. Vegetation in voller Sonne kann mit einem RG695 schon relativ so hell erscheinen wie bei bewölktem Himmel mit einem RG715. Unter Wolken zeigt z.B. ein RG695 keinen befriedigenden Wood-Effekt. Eine Leitlinie kann sein, abgestufte Kantenlagen zu probieren und dabei das Filter zu wählen, welches eben ausreicht für den gewünschten IR-Charakter und nicht auf Vorrat zu langwellig zu filtern, um sekundäre Nachteile zu vermeiden.

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D) Werden monochrome IR - Aufnahmen oder Falschfarben - Aufnahmen gewünscht?

  1. Ein Filter langer Kantenlage wie RG780 oder RG830 wird im Wesentlichen zu monochromer Darstellung führen.
  2. Klassische IR-Filter wie RG715 oder Hoya 720 zeigen häufig (bei klassisch durchgeführtem manuellen Weissabgleich) kuperfarbene Himmel und leichte Blau/Cyan-Tönungen in manchen Vegetationsteilen oder künstlichen Pigmenten / Anstrichen.
  3. Ein RG695 zeichnet noch einen Anteil an scheinbar richtigen Farben auf: braune Erde und güne Blätter, allerdings auch falsche rote Himmel. Dies ist ein kompliziertes Zusammenwirken der Überlagerung aus "richtig" und "falsch" aufgezeichneter Farbe in den Farbkanälen R,G,B. Die Pigmente des Bayer-Patterns machen Fehler in Bezug auf Nebendurchlässigkeiten, nur so ist das gesamte Ausmass an "Falschfarbe" zu verstehen.
  4. Ein primär als UV-Durchlassfilter konzipiertes Glas wie Schott UG1 / B&W 403 lässt nennenswert IR durch. Das Ergebnis sind Falschfarbenaufnahmen mit gutem Wood-Effekt und intensiv blauem Himmel. Allerdings sind die üblichen Belichtungswerte länger als mit RG715.
  5. Es gibt weitere Blauviolett-Filter, die im Infraroten, aber auch im Gelbgrünen Nebendurchlässigkeiten haben. Mit den Schott-Gläsern BG3 und UG5 kann man in den geeigneten Materialstärken IR-Falschfarbenaufnahmen erstellen, ggf mit leicht gelber Zusatz / Sandwichfilterung. Gelatine-Filterfolien aus der konventionellen Reprotechnik können auf Ihre Eignung hin getestet werden, z.B. Agfa 350L.

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E) Wie gut ist das Objektiv geeignet?

  1. Es gibt Spezialoptiken wie das teure UV Nikkor 105mm/4,5, welches aber für private Anwendungen wegen des Preises etwas entrückt ist. Es soll auch im IR gut funktionieren.
  2. Festbrennweitige Objektive mässiger Lichtstärke und mittlerer Brennweite, evtl mit dem Zusatz APO können bevorzugt in Betracht gezogen werden. Klassische Daten solcher Kleinbild - Objektive können sein: 50mm/2, 90mm/3,5 oder 100mm/2,8.
  3. Bei älteren Objektiven, die noch einen IR-Index haben, lässt die Abweichung des IR-Indexes von der normalen Unendlich-Position Rückschlüsse zu auf die Güte der IR-Abbildung. Festbrennweitige Teleobjetive mit dem Zusatz APO sind keine Garantie für scharfe Bilder, aber im Zweifelsfall ist von einem moderneren Tele mit SD /ED Gläsern mehr im Infraroten zu erwarten als von einem 30 Jahre alten langen Tele nur aus konventionellem Glas.
  4. Die Neigung zu Hot Spots muss in jedem Einzelfall geprüft werden und ist Blenden-abhängig. Der wichtigste Punkt zur Vermeidung von Hot Spots ist aber die Begrenzung des Spektralbandes zum Langwelligen hin, mit einem Ende zwischen 750 und 800nm.

Abschließend: Welchen Grad von Dunstdurchdringung brauchen wir bei Tele- oder Luftbildaufnahmen?

In der Fotografie über weite Distanzen ist eine merkliche Kontrastverstärkung im IR festzustellen, die auch in der Reihe RG695 - RG715 - RG780 zunimmt. Hier ist das längerwellige Spektralfenster von der reinen Objektbeschaffenheit her im Vorteil, solange nicht gegenläufige Tendenzen diese Verbesserung wieder zunichte machen. Ein Hebo IR 760 kann für diese Anwendung ein guter Kompromiss zwischen RG715 und RG780 sein.



 

 
 

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