Al eerder heb ik op EOSzine stilgestaan bij de bekendste vormen van lensafwijkingen (klik hier). Hierin werd onder meer het bestaan en de gevolgen van zogeheten diffractie genoemd. Op verzoek van een lezer kijk ik in dit artikel iets uitgebreider - en vooral praktischer - naar dit fenomeen.
.

Cambridge in Colour Als je iets ‘academisch’ hebt met het onderwerp diffractie en de Engels taal is geen beletsel, breng dan eens een bezoekje aan Cambridge in Colour. In een diepgaand artikel wordt diffractie daar tot op de pixel – letterlijk – onder de loep genomen.

Scherpte en onscherpte
Voordat diffractie aan de orde komt, moeten we eerst kijken naar wat er allemaal nog meer een rol speelt bij de beoordeling of beleving van de (on)scherpte van een foto.
• Beweging van het onderwerp
• Trilling van spiegel en/of sluiter
• Beweging van de camera
• Stabiliteit van stand fotograaf
• Onjuist scherpstelpunt, onnauwkeurigheid AF
• Scherptediepte
• Lensscherpte bij max. diafragma, in hoeken, door hoge CA en door laag contrast
• Diffractie bij kleine diafragma’s (<f/16)
Maar ook:
• Hoe groot is het beeldscherm of de afdruk en hoe groot is de kijkafstand?
• Hoe is de ruimteverlichting en is er spiegeling?
• Heeft je bril wel de goede sterkte?

Over elk van deze onderwerpen met relatie tot scherpte zou je een apart artikel kunnen schrijven en het geeft aan dat diffractie slechts een klein onderdeel is van hoe ‘scherp’ een foto wordt. Het is zinvol om iets te weten over diffractie en over de gevolgen ervan, maar je moet niet bij elke foto uren twijfelen wat de invloed van diffractie zal zijn, zonder de andere factoren te hebben ‘uitgesloten’.

Diffractie
Diffractie is het natuurkundig optisch fenomeen waarbij de lichtstralen van het beeld gevormd door de lens, door de randen van de diafragmalamellen worden afgebogen. Hierdoor vallen ze enigszins verstrooid op de pixels van de sensor en dit heeft een zekere mate van onscherpte tot gevolg. Die afbuiging wordt groter – en dus de onscherpte - naarmate het diafragma kleiner wordt (f/16, f/22 en kleiner), dus bij een kleiner gaatje.

Diafragma = diameter van de lensopening Het diafragma wordt genoteerd als een deling, bijvoorbeeld f/4, zijnde het brandpunt van de lens (f in mm) gedeeld door het diafragmagetal. Voorbeeld bij een RF 24-105mm f/4L IS. Bij een brandpunt van 24mm en f/4 is de diameter van de lensopening dus 24/4 = 6mm. En bij 100mm is die diameter bij f/4 dus 25mm (100/4). Dat is dus aanzienlijk groter. Bij f/8 is bij 24mm de diameter van de lensopening nog maar 3mm.

Pixeloppervlak
Hoe onscherp de cirkelvormig verstrooide lichtstralen van de lens door de sensor als onscherpte geregistreerd worden, is afhankelijk van onder andere het oppervlak van de individuele pixels op die sensor. Blijft het grootste deel van de diffuse-cirkel binnen het oppervlak van een pixel, dan is de onscherpte door diffractie gering. Valt de diffuse cirkel over meerdere pixels, dan wordt het beeld mogelijk wel onscherp. Hoe meer pixels, des te kleiner het pixeloppervlak. Hoe kleiner de sensor, des te kleiner het pixeloppervlak. Zo hebben pixels op de EOS R6 (FF, 36x24mm, 20 Mp) een oppervlak van 43.2 µm2 en zijn de pixels op een APS-c EOS R7 (APS-C, 22.5x15mm, 32 Mp) 10.5 µm2 groot. Dus de pixels op de EOS R7 zijn een factor 4 kleiner!

DLA
Als je alle parameters met betrekking tot diffractie op een rijtje zet, dan kun je er zelfs berekeningen mee doen (zie Photopills), resulterend in een waarde voor de ‘Diffraction Limited Aperture’ (DLA), of in het Nederlands de waarde van het diafragma vanaf waar diffractie zichtbaar kan worden als onscherpte.

Bryan Carnathan van The Digital Picture heeft de DLA-waarde zelfs in een mooie tabel opgenomen en daarin kun je zien dat de DLA-waarde van de EOS R7 kleiner is dan van de EOS R6, zijnde f/5.2 versus f/10.6. Dat wil zeggen dat er bij de EOS R7 theoretisch al vanaf f/5.6 diffractie optreedt, terwijl dat dat bij de EOS R6 pas gebeurt vanaf f/11, dus twee stops kleiner.

Minimaal diafragma
Diffractie speelt zicht dus af bij kleine diafragma’s, van f/16 tot het minimale diafragma van de lens. Het maximale diafragma wordt altijd op de lens aangegeven, zoals bij de RF 35mm F1.8L IS, zijnde f/1.8. Een groter diafragma (grotere lensopening) is niet mogelijk bij deze lens. Het minimale diafragma zul je zelf even moeten uitzoeken en dat is in wezen heel simpel. Zet de betreffende lens op je camera, zet die in de Av-stand en draai aan het instelwiel tot je het grootste diafragmagetal ziet. Bij de RF 35mm f/1.8 IS is het minimale diafragma dan f/22. Heb je een zoomlens, dan kan het kleinste diafragma verschillen per brandpunt. Bij de RF 100-400mm f/5.6-8 IS is bij 100mm het minimale diafragma f/32 en bij 400mm is dat f/45.

Mijn praktijk
Bovenstaande maakt duidelijk dat diffractie eerder aan de orde is bij camera’s met kleine pixels (grote pixeldichtheid), dan camera’s met grote pixels (lage pixeldichtheid) en dat je er zelfs een getalletje aan kunt hangen, de DLA-waarde. Met dat gegeven in gedachten heb ik met de EOS R6 en EOS R7 van mijn testcase diafragma-trapjes gemaakt van het maximale naar minimale diafragma met steeds  één stop verschil en de foto’s vergeleken op scherpte. Hieronder mijn bevindingen met de RF 35mm f/1.8 IS.

Bij de EOS R7 werden de foto’s inderdaad scherper tot f/5.6 (diens DLA), maar is f/8 maar iets minder scherp. Ook f/11 is nog redelijk scherp. Pas bij f/16 is de onscherpte duidelijk te zien. Bij de EOS R6 kun je amper verschil zien tussen f/8 en f/11 en blijft de onscherpte zelfs bij f/22 nog beperkt. Diezelfde trend is ook te zien bij de RF 85mm f/2 IS, EF 100mm f/2.8L IS en RF 15-30mm 4.5-6.3 IS.

Voor een lichtsterke lens als de RF 35mm 1.8 IS zijn bovenstaande bevindingen dus redelijk in lijn met de theorie, maar is duidelijk dat het verval van scherpte ná de berekende DLA behoorlijk meevalt. Je kunt op een EOS R7 zelfs nog f/11 gebruiken zonder al te veel concessie te doen aan de scherpte en bij de EOS R6 misschien zelfs nog wel f/22. Beide twee stops kleiner dan de opgegeven DLA-waarden.

Opvallend bij de RF 100-400mm f/5.6-8 IS op de EOS R7 is dat de scherpte bij 400mm bij f/11 iets hoger is dan bij f/8, zijnde het maximale diafragma bij dat brandpunt. Dit strookt dan weer met de vuistregel dat een lens altijd iets scherper wordt als het diafragma één stop kleiner is dan het maximale diafragma.

Samenvatting
Diffractie kan vanaf een bepaald diafragma (de DLA-waarde) de scherpte van je foto’s aantasten. Dat gebeurt bij een sensor met kleine pixels (APS-C) eerder dan bij grote pixels (FF). Die DLA-waarde is echter geen keiharde grens en fotografeer je met 1 of 2 stops kleiner dan de DLA, dan vertoont de scherpte maar een gering verval.

Wil je met een APS-C camera de scherpste foto’s maken, doe dit dan in een gebied van f/4 tot f/8. Fotografeer je met een FF-camera, doe dat dan in het bereik van f/5.6 tot f/11. Grotere diafragma’s gebruik je als er weinig licht is of als je wilt spelen met kleine scherptedieptes. Wil je een grote scherptediepte, kies dan bij voorkeur nooit kleinere diafragma’s dan f/16, maar probeer een focus stack te maken van een serie foto’s bij f/8.