Infrarottaugliche Objektive

Durchlässigkeit für Infrarotstrahlung
Streulicht und Reflexbilder 

Herkömmliche Mehrfachbeschichtungen (MC = multicoating) der einzelnen Linsenoberflächen, wie sie für fotografische Zwecke verwandt werden, haben im betrachteten Infrarotbereich keine transmissionserhebende, sondern eine transmissionsmindernde Wirkung. Licht wird somit im optischen System mehrfach reflektiert und kann neben dem Verlust an Strahlungsenergie zu unerwünschten Nebenbildern, Blendenflecken und Streulicht führen und somit die Bildqualität drastisch verschlechtern. Infrarottaugliche Objektive müssen daher also über einen weiten Wellenlängenbereich vom sichtbaren blauen Licht bis ins nahe Infrarot eine optimale Transmission durch spezielle Vergütung der Linsenoberflachen aufweisen. 

Abbildungsqualität für verschiedene Wellenlängenbereiche 

Die Modulationsübertragungsfunktionen spiegeln die Abbildungsqualität über einen bestimmten Wellenlängenbereich des Lichtes wider, wobei die Anteile einzelner Wellenlangen unterschiedlich gewichtet mit einfließen. Je kleiner der betrachtete Wellenlängenbereich ist , desto besser ist in der Regel die Modulationsübertragungsfunktion, da alle chromatischen Abbildungsfehler (Bildlage- und Bildgrößenveränderungen in Abhängigkeit von der Wellenlänge) weniger Einfluss haben. Ein Objektiv, das über einen sehr großen Wellenlängenbereich gute Abbildungsqualität liefern soll, muss daher sehr aufwendig konstruiert sein und spezielle Gläser zur Farbkorrektion beinhalten. 

Damit kann erreicht werden, dass zum einen chromatische Fehler sehr geringgehalten werden und die Abbildungsqualität über einen relativ weiten Bereich der Fokussierung (für eine Objektentfernung) sich kaum merklich ändert, was wiederum zur Folge hat, dass beim Übergang von einem Wellenlängenbereich zu einem anderen praktisch nicht nachfokussiert werden muss, um jeweils die beste Einstellebene zu finden. In der Praxis bedeutet dies zum Beispiel, dass ein Bild beim Übergang von Tageslichtbeleuchtung über Kunstlichtbeleuchtung bis hin zur Infrarotbeleuchtung nicht jeweils neu scharfgestellt werden muss (bei Fokussierung im Infraroten). 

Ausnutzung der vollen Sensorempfindlichkeit zur Erhöhung der Bildhelligkeit 

Die Empfindlichkeit einer Kamera-Objektiv-Kombination ist auch bestimmt durch die Bestrahlungsstärke, die das Objektiv auf dem Bildaufnehmer erzeugt. Diese ist abhängig von der Transmission des Objektivs und von dessen relativer Öffnung, die durch die Blendenzahl k angegeben ist. Große relative Öffnungen (kleine Blendenzahlen) erlauben den Einsatz bis hin zu geringen Objekt-Strahldichten, also bis hin zu schwachen Lichtverhältnissen wie etwa in der Tagesdämmerung. Gute Abbildungsqualität bei sehr kleinen Blendenzahlen ist nur mit sehr großem konstruktivem Aufwand erreichbar. 

Die Abbildungsleistung eines Objektivs sinkt in aller Regel mit der Blendenzahl. Ferner wird dabei die Fokusdifferenz bei unterschiedlichen Wellenlängenbereichen größer. Dies kann bei extremen relativen Öffnungen (sehr kleine Blendenzahlen) zum einen dazu führen, dass der Wellenlängenbereich eingeschränkt werden muss. Bei Tageslicht also müsste dabei der Infrarotanteil durch ein IR-Sperrfilter abgeblockt werden. Zum anderen musste beim Übergang in den Infrarotbereich (ohne Filter) nachfokussiert werden. 

Ein Objektiv, mit hoher Abbildungsleistung über einen weiten Wellenlängenbereich, kann auch bei der maximalen relativen Öffnung ohne IR-Sperrfilter benutzt werden. Es liefert eine größere Bestrahlungsstärke und damit ein größeres Detektorsignal als ein Objektiv mit IR-Sperrfilter bei gleicher Blendenzahl. Der zusätzliche Gewinn an Bestrahlungsstärke aus dem IR-Bereich kann bis zu 1.5 und mehr Blendenstufen ausmachen. 

Dies bedeutet beispielsweise, dass ein Objektiv mit einer minimalen Blendenzahl von 1.4, das aufgrund seiner hohen Abbildungsleistung bei Tageslicht oder Kunstlicht ohne IR-Sperrfilter benutzt werden kann, einen größeren Lichtstrom liefert als ein Objektiv mit einer um eine Blendenstufe größeren Öffnung (k=1.0), das mit Filter benutzt werden muss und das zudem bei vergleichbarem Konstruktionsaufwand eine insgesamt geringe Qualität aufweist.