Wie entsteht ein Bild ? Teil 03 – Das Objektiv

Juhuu und noch mehr Theorie… Aber um zu wissen warum ein Bild so ist wie es die Kamera sieht, muss man erstmal die Grundlagen verstehen. Dann erklären sich auch einfache Fragen, warum z.B. etwas unscharf ist, oder warum ein Auto verwischt auf dem Bild ist. Sicher kann man auch einfache Regeln auswendig lernen. Dazu gibt es mehr als genug Kurztipps, “Ich lerne das Knipsen” oder Videos bei Youtube in “Fara ruft Fu”-Manier. Ich finde aber, das wäre als wenn an meinem Rechner ein Klebezettel befestigt ist auf dem steht: “Wenn Internet langsam dann oft F5 drücken”. Ich weiß dann zwar nicht warum, aber es könnte klappen….

Nun wurde bereits Licht auf einen Film geworfen und dort sozusagen festgehalten. Unsere Lochblende macht nun herrlich unscharfe bzw. unendlich scharfe Bilder. Warum dieses System LochBLENDE und nicht LochOBJEKTIV heißt wird gleich klarer. Doch wie schon im zweiten Teil erwähnt, wurde nach Erfindung der Camera Obscura auch die Linse wieder entdeckt. Man muss wieder entdeckt sagen, da die Linse an sich von Abu Ali al-Hasan ibn al-Haitham um 950 entdeckt wurde.

Alhazen,_the_Persian

Um ca. 900 nach Christus ist man fest davon ausgegangen, dass das menschliche Auge ‘Sehstrahlen‘ versendet und somit seine Umgebung erfasst. Der Gedanke, das Licht oder etwas ähnliches, außerhalb des menschlichen Auges existiert und wir dieses nur aufnehmen, war für die Kirche völlig absurd. Da die Kirche, anstelle der Wissenschaft, der Bevölkerung die Welt erklärt hat, hat man das getan was man schon immer gut konnte – man hat kurzerhand alle die anderer Meinung waren in einen Kerker gesteckt oder Schlimmeres. Witziger weise waren es Mönche die sich nach einiger Zeit eine einfache Linse zunutze machten. Sie nutzten eine Plankonvex Linse (Eine Seite PLAN eine Seite KONVEX) als Lesestein (Lupe). Dieser Stein war übrigens meist aus Beryll (hmm klingt irgendwie nach Brille….).

Unbenannt-1

Ohne jetzt näher auf die Linsenarten einzugehen – die Meisten sollten sich mit gemischten Gefühlen an die Schulzeit erinnern – soll es reichen, wenn man weiß dass es 3 Arten gibt: Sammellinsen und Zerstreuungslinsen die ihrem Namen alle Ehre machen und aspährische Linsen, die die Abbildungsfehler der beiden auszugleichen.  Nun wurde mit einer einfachen Linse im Lichteinlass der Camera Obscura ein besseres Bild erzeugt, da mehr Licht besser gebündelt und besser fokussiert (auf einen Punkt konzentriert) werden konnte. Das Licht wird nun in der Linse gesammelt und gebrochen, durch diese Veränderung in der Laufbahn des Lichts wird das Bild nicht mehr wie bisher von Nah dran bis Unendlich scharf abgebildet, sondern nur noch in einer Ebene. Die Linse bricht das Licht und fokussiert damit auf einen bestimmten Punkt. Dieses Verhalten kann man sehr gut anhand einer einfachen Linse sehen:

Linse

Der Punkt in der Schärfeebene wird exakt auf der Abbildungsebene wiedergegeben. Allerdings wird nun jeder Punkt davor oder dahinter entsprechend unscharf. Dieses Phänomen tritt durch die zu große Eintrittsöffnung die Apertur  (Klingt auch bekannt…) auf. Jetzt kann durch eine Konstruktion mehrerer Linsen dieser Schärfepunkt oder besser die Schärfeebene verschoben werden (Hurra, wir haben Fokus und noch ein Problem mehr). Unsere ursprüngliche Lochblende hatte eine Blende von ca. 1/200 und der Bildwinkel (wieviel aufs Bild kommt) wurde durch die Größe der Wiedergabefläche bestimmt. Damit war alles mehr oder weniger scharf. Das Objektiv wurde nun immer weiter entwickelt und trug auch seinen Teil dazu bei, das Portraits (kurze Belichtungszeiten) möglich wurden. Das Petzval Objektiv hatte erstmals eine Blende von 3,6 bei 100mm (1840) und wurde vor kurzem als Nachbau von Lomography als Kickstarter vorgestellt.

CK-2109CK-2105

Also hat man eine Pattsituation, kleine Öffnung bedeutet große Tiefenschärfe, große Öffnung viel Licht (Kurze Belichtungszeit). Also musste die Blende nun auf die Situation angepasst werden. Das Petzval Objektiv hat z.B. Einsteckblenden um die Durchlassöffnung zu verändern. Eine Blende ist in der Fotografie meist eine Konstruktion aus mehreren Lamellen die geschlossen und geöffnet werden können. Diese Lamellen bestimmen wieviel Licht durch das Objektiv gelangen kann. Nun ist es nicht die Absicht die Menge an Licht zu begrenzen, denn mehr Licht ist immer besser. Allerdings wird durch das Schließen der Blende die Schärfeebene ausgedehnt, da wir wieder die Lichtstrahlen durch eine kleinere Öffnung voneinander trennen können. Hier wäre dann wieder ein Kompromiss zu finden. Entweder wir haben ‘viel Licht’ oder ‘viel Scharf’. Da Fotografie leider kein Döner ist, gibt es kein ‘mit Alles’.  Allerdings ist, mal abgesehen von Landschaftsfotografen heutzutage für die meisten eher das Problem das zuviel scharf wird und ein guter Fotograf definiert sich (zumindest wenn man diversen Foren glauben schenken darf) über die Lichtstärke und das Bokeh. Aber das ist ein komplett anderes Thema und gehört nicht hier hin.

Da wir nun bei der Blende angelangt sind, haben wir auch hier wieder eine Größe die wir aktiv beeinflussen können als Bildersteller. Wir konnten schon mit der Empfindlichkeit des Films (Sensors) und einer gegebenen Menge an Licht arbeiten. Nun beeinflussen wir auch direkt wieviel Licht auf den Sensor (Film) trifft. Also gilt es hier je nach Motiv die gewünschte Tiefenschärfe festzulegen und dann zu schauen ob wir mit der Menge an Licht hinkommen. Die Blende hat also Einfluß auf 2 Faktoren, die Tiefenschärfe und die Menge an Licht die auf den Film trifft. Aber was genau ist denn ein Blendenwert. Ist f 5.6 nun viel oder wenig, oder kann man diesen Wert auch in z.B. Mentos (Smarties oder auch M&M´s) berechnen. Eine Blendenzahl bezeichnet immer das Verhältnis von Brennweite zur Objektivöffnung.

Hier ein kurzer Exkurs: Die Brennweite ist wiederum das Zusammenspiel von Aufnahmegröße und diversen Ebenen und Brechungsberechnungen der Linsen, klingt arg nach Mathematik -  ist es auch. Wenn ich wirklich mal in einem Winter zuhause einschneien sollte, und jegliche Internetverbindung, Handy etc. nicht mehr geht, dann würde ich mich sicherlich mal näher mit dem Thema beschäftigen. Bis dahin kann ich damit leben, dass die Brennweiten über die man redet sich immer auf das Kleinbildformat (24×36 mm) beziehen. Außerdem kann man sich merken, dass ein Objektiv als ‘Normal’ gilt wenn die Brennweite der Diagonale des Aufnahmeformats entspricht und man einen Bildwinkel von ca 50° hat. Alles was weniger hat ist ein Weitwinkel und alles was mehr hat ein Teleobjetiv.

Der Blendenwert ist immer ein Kehrwert (auch noch Bruchrechnung), da es sich um ein Verhältnis handelt und wird somit als 1:1,4 notiert. Wobei die Objektivöffnung 1 ist.

1:1,4 ergibt eine Menge an Licht die fast der Eingangsöffnung nahe kommt.
1:2 wäre nun nur noch die Hälfte der Eingangsöffnung
1:2,8 ist wiederum ein viertel an Licht von 1:1,4

Eine Blendenstufe weiter zu ist immer die Hälfte an Licht die durch das Objektiv fallen kann zur vorhergehenden Blende. Mittlerweile können alle Kameras viele Zwischenschritte, aber eine Blendenreihe mit ‘ganzen Blenden’ sieht so aus:


Blende

Wenn man sich die Nummern so ansieht könnte man glatt denken das sich der Wert immer bei jeder zweiten Zahl verdoppelt. Genau so ist es auch, ab 11 wird allerdings gerundet, sonst wäre es ja auch zu einfach (wobei 11.2 auch nicht so prickelnd ist). In Wirklichkeit wird schon ab Blende 1,4 gerundet da es rechnerisch 1,414… wären. Die Blende ist immer der Vorgänger mit der Wurzel aus 2 multipliziert.

Also haben wir nun unseren Blendenwert, aber wie wirkt sich dieser nun auf den wichtigeren Parameter aus ? Die Tiefenschärfe ? Die Tiefenschärfe setzt sich immer aus 3 Faktoren zusammen :

1. Der Brennweite (Wieviel wird aufgenommen)
2. Der Blendenzahl (Wie groß ist die Lichtmenge bzw. die Durchlassöffnung)
3. Der Objektabstand (wird auf etwas nah dran fokussiert ?)

Gehen wir von einer Brennweite 85mm aus und einem Objekt das ca. 4 Meter entfernt ist haben wir folgende Tiefenschärfe:

ƒ 1.4 – 18cm  ƒ 2.0 – 26 cm ƒ 2.8 – 37 cm
ƒ 4.0 – 52 cm ƒ 5.6 – 74 cm ƒ 8.0 – 106cm
ƒ 11 – 152 cm ƒ 16 – 223 cm ƒ 22 – 340 cm

Blendenbilder

Deswegen ist die Lochblende auch von Nah bis Fern scharf, da die Blende so klein ist…. Daher auch der Name (LochBLENDE) Ein nicht ganz unerheblicher Faktor wenn man nun nun ein Auto oder nur eine Person scharf abbilden will. Für diesen Zweck gibt es Tabellen und Apps, Online kann man sehr gut auf beim DOFMaster nachsehen. Früher hatten die Objektive nette Markierungen, so das man gleich sehen welcher Bereich ungefähr scharf wird. Dafür wurde einfach am Fokusring markiert welcher Bereich bei welcher Blende scharf wird.

CK-2113

Außerdem sollte man sich bewusst sein, das ein Objetiv zwar weit offen genutzt werden kann, allerdings bedingt durch die Grundlagen der Optik die Abbildungsleistung sich immer verbessern wird wenn abgeblendet wird. Warum sollte jetzt klarer sein. Es gibt zwar Optiken die offen schon sehr scharf sind (Zeiss OTUS 55mm 1.4) aber auch diese werden bei ein bis zwei Blendenstufen geschlossen noch schärfer. Und ein Bild eines Noct 50mm 1.2 ist bei 1.2 zwar ein besonderer Leckerbissen, aber auch völlig offen ein ganz wenig unscharf.

Man könnte nun denken, man macht die Blende komplett zu (wenn es das Licht erlaubt) und alles wird scharf abgebildet. Leider greift dann die Beugung des Lichts und das Bild wird wieder unschärfer. Die meisten Objektive sind bei ƒ8 am schärfsten.

Hier wurde nur der Objektabstand geändert sonst nichts.

CK-2055CK-2056

Die Brennweite des Objektiv sagt nun welcher Bildwinkel auf das Bild kommt. Mit einem Fischauge von 10mm kann man z.B. 180° oder mehr auf ein Bild bekommen. Mit einem 600mm Tele dafür ein Eichhörnchen das im Baum sitzt. Auch hat jedes Objektiv eine Naheinstellgrenze für den Fokus. So kann man mit einem Makro-Objetiv eine Blume in 5 cm Entfernung scharf stellen, mit einem Tele aber erst auf Objekte mit 1,5m Abstand. Übrigens ist der Bildwinkel und die Verzerrung des Objektivs immer gleich. Man kann sehr oft lesen, das ein 50mm am Crop einem 85mm am Vollformat entspricht. Dies bezieht sich nur auf den sichtbaren Bildausschnitt nicht aber den Winkel. Klingt komisch ist aber so. Vielleicht mach ich dazu mal einen kleinen Vergleich.

Ein Objektiv besteht natürlich heutzutage aus vielen Linsen in Gruppen. Man kann die Objektive generell in 2 Gruppen unterteilen. Festbrennweiten und Zoom Objektive.  Die Festbrennweite ist meist schärfer da sie speziell gerechnet werden kann. Ein Zoom ist immer ein Kompromiss, da durch das Verändern der Brennweite keine komplette Korrektur der Verzerrungen mehr machbar ist. Die Linsenkonstruktionen innerhalb der Objektive werden auch nach Namen sortiert (Tessar, Periskop, Petzval).

Also müssen wir nun auf 2 Dinge achten, wieviel Licht lasse ich auf den Film und wie empfindlich ist dieser. Da der Film/Sensor ja lichtempfindlich ist, wird er ja nur für eine kurze Zeit dem Licht ausgesetzt. Doch diese Zeit wird erst nächstes mal genauer angeschaut, denn dann haben wir alle Ecken des Belichtungsdreiecks und beeinflussen nun alle Parameter die ein Bild machen.

Author Bio

Hier steht der BioMüll

1 Comment

Leave a reply