Erdfernerkundung - Numerische Physik: Modellierung

3.2. PASSIVE INSTRUMENTE IM SICHTBAREN SPEKTRUM 107
Abbildung 3.31: Einfluss des Winkelauflösungsvermögens
[134], die Abszisse
ist einmal für sichtbares Licht
(λ = 0.5 µm), einmal für IR (λ =
5 mum) skaliert. Auf das geringere
Auflösungsvermögen im thermischen
IR werden wir noch häufiger zurück
kommen
von 100 mm nach (3.3) in der Filmebene ein Durchmesser der Beugungsscheibchen von
5 · 10 −4 cm (1 · 10 −4 ; 2.5 · 10 −5 ; 5 · 10 −6 cm). Die letzten Werte liegen ungefähr in der Größe
der Körnchen in einer photographischen Emulsion.
§ 342 Ist die Blendenöffnung sehr eng oder die Brennweite sehr groß, so kann der Durchmesser
des Beugungsscheibchens den Durchmesser der Körnchen bei weitem übertreffen,
d.h. das Objektiv und nicht die Körnigkeit des Films begrenzen das Auflösungsvermögen.
Bei geringen Brennweiten oder großen Blendenöffnungen dagegen kann der Durchmesser des
Beugungsscheibchens in der Größenordnung der Körnchengröße des Films oder noch darunter
liegen, so dass in diesem Falle die Eigenschaften der photographischen Emulsion den
größeren Einfluss auf das Bodenauflösungsvermögen haben. Abbildung 3.31 gibt das durch
das Winkelauflösungsvermögen entstehende Bodenauflösungsvermögen in Abhängigkeit von
der Apertur und der Flughöhe des Satelliten.
§ 343 Objektive zur photographischen Aufklärung sollten also einerseits eine große Brennweite
haben, um ein möglichst gutes Bodenauflösungsvermögen zu erreichen. Andererseits
ist die Brennweite aber auch begrenzt durch die Beugung und die große Länge und Masse
von aus Linsen zusammengesetzten langbrennweitigen Objektiven. Lange Brennweiten werden
daher durch die Verwendung von Spiegelobjektiven 11 realisiert, wobei die Baulänge bis
auf 1/5 der Brennweite verringert werden kann [254]. Spiegelobjektve haben zusätzlich den
Vorteil, dass sie weniger lichtstark sind. Daher muss ihr Öffnungsdurchmesser gegenüber dem
eines Linsenobjektivs vergrößert werden, was die Einflüsse der Beugung verringert.
§ 344 Auch die photographische Emulsion trägt zum Auflösungsvermögen des Systems Kamera-Film
bei. Verschiedene Faktoren definieren deren Auflösungsvermögen: zum einen das
räumliche Auflösungsvermögen der Emulsion, d.h. die Größe der Silberkörnchen in einem
Schwarz–Weiß-Film, zum anderen die Geschwindigkeit und der Kontrast des Filmes. Beide
Größen sind, wenn auch mit anderen Bezeichnungen, auch für die elektronische Aufzeichnung
relevant: die Größe des Pixels der CCD ebenso wie dessen Ansprechvermögen.
§ 345 Unter der Geschwindigkeit eines Films versteht man die Zeit, die der Film einer vorgegebenen
Strahlung ausgesetzt sein muß, um eine ausreichende Bildung von latenten Bildern
zu erreichen. Abbildung 3.32 zeigt die charakteristische Kurve, die den Zusammenhang zwischen
der Belichtung und der Schwärzung des Films angibt: ist die Belichtung zu gering,
so gibt es kein Signal. In einem linearen Bereich ist die Schwärzung der Belichtung proportional,
für stärkere Belichtung dagegen kommt es zu einer Sättigung. Die charakteristischen
Kurven hängen von der Geschwindigkeit des Filmes ab, sowohl die Lage der Kurven, d.h.
der Einsatzpunkt eines Signals und der Beginn der Sättigung, als auch der Bereich, in dem
die Kurve linear ansteigt und die Steigung in diesem Bereich. Ist die Belichtung so stark,
dass die Sättigung erreicht ist, so verringert sich das Auflösungsvermögen der Emulsion, da
11 Das heißt eigentlich nur: Hubble Space Telescope, aber eben mit Blick in Richtung Erde. Das erklärt
auch, warum die modernen Späher so groß sind.
c○ M.-B. Kallenrode 2. Juli 2008