02 / CONVERGENCE
Eine Linse sammelt Licht
Von jedem Punkt eines Gegenstands breitet sich Licht in alle Richtungen aus. Nur der Teil, der die Linse erreicht, wird gebrochen, ändert seine Richtung und läuft wieder in einem Punkt zusammen. Dieser Punkt ist der Bildpunkt.
Ein Nadelloch lenkt Licht nicht ab. Die kleine Öffnung erzeugt ein Bild, indem sie die Richtungen begrenzt, die hindurchkommen. Sie schränkt ein, statt zu sammeln. Deshalb ist das Lochkamerabild dunkler und das Linsenbild heller: Beide bilden ein Bild, aber auf grundlegend verschiedene Weise.
Das Licht durch eine Linse läuft nur unter bestimmten Bedingungen in einem Punkt zusammen. Außerhalb dieser Bedingungen schließt sich das Bündel nicht vollständig und besitzt dort, wo es auftrifft, noch eine Breite. Diese Breite nennen wir Unschärfe.
03 / FOCAL LENGTH
Was Brennweite bedeutet
Licht aus unendlicher Entfernung – praktisch parallele Strahlen – sammelt sich in einem Punkt hinter der Linse. Der Abstand von der Linse zu diesem Punkt ist die Brennweite. Bei einer 50-mm-Linse treffen parallele Strahlen 50 mm dahinter zusammen.
Je länger die Brennweite, desto größer ist das Bild desselben Motivs. Deshalb vergrößert ein Teleobjektiv entfernte Dinge. Wichtig ist jedoch: Die Brennweite allein verändert nicht die Perspektive. Vom selben Kamerastandpunkt bleibt das Verhältnis zwischen Nah und Fern gleich; nur der Bildausschnitt ändert sich.
Die Brennweite beschreibt auch die Stärke der Lichtbrechung. Eine kurze Brennweite lenkt Licht stark ab, eine lange weniger stark.
04 / APERTURE
Blendenzahl und Öffnung
Die Blendenzahl ist die Brennweite geteilt durch den Durchmesser der wirksamen Öffnung. Bei f/2,8 beträgt dieser Durchmesser die Brennweite geteilt durch 2,8. Eine kleinere Zahl bedeutet eine größere Öffnung, durch die mehr Licht fällt.
Bei gleicher Blendenzahl bleibt die Helligkeit auf der Bildebene ungefähr gleich, auch wenn die Brennweite wechselt. Genau deshalb wird die Blendenzahl als Verhältnis definiert: Sie ist eine nützliche Größe für die Belichtungseinstellung.
Abblenden – also die Blendenzahl erhöhen – verengt das Lichtbündel durch die Linse. Ein schmales Bündel verteilt sich auch auf einer Ebene, die nicht genau im Bildpunkt liegt, über eine kleinere Fläche. Aus diesem geometrischen Grund erscheint der scharfe Bereich größer.
05 / FOCUS
Fokus und Zerstreuungskreis
Ändert sich der Abstand zum Motiv, verschiebt sich auch der Bildpunkt: Je näher das Motiv, desto weiter hinter die Linse rückt er. Sensor oder Film bleiben an ihrem Ort, sodass beides nicht mehr zusammenfällt.
Fokussieren bedeutet, diesen Bildpunkt auf die Aufnahmefläche zu bringen. Bei einer gewöhnlichen Kamera wird dazu die Linsengruppe vor und zurück bewegt, nicht der Sensor. Das Modell am Anfang dieser Seite funktioniert genauso: Der Sensor ist fest, die Linsengruppe bewegt sich.
Wenn der Bildpunkt die Aufnahmefläche verfehlt, hat sich das dort eintreffende Licht entweder noch nicht zu einem Punkt gesammelt oder schon gekreuzt und wieder ausgebreitet. In beiden Fällen trifft es als kreisförmiger Fleck auf. Dieser heißt Zerstreuungskreis. Je kleiner er ist, desto schärfer erscheint das Motiv.
06 / DEPTH OF FIELD
Warum sich die Schärfentiefe ändert
Genau genommen fällt der Bildpunkt nur bei einem einzigen Abstand mit der Aufnahmefläche zusammen. Ist der Zerstreuungskreis jedoch klein genug, wirkt das Bild für das Auge scharf. Der Bereich, in dem das gilt, ist die Schärfentiefe.
Die Schärfentiefe hängt von der Öffnung, Brennweite, Entfernung zum Motiv und der noch akzeptierten Größe des Zerstreuungskreises ab. Abblenden, eine kürzere Brennweite oder ein weiter entferntes Motiv vergrößern den Bereich. Öffnen, eine längere Brennweite oder ein näheres Motiv verkleinern ihn.
Die Schärfentiefe ist daher keine Eigenschaft der Linse allein. Sie ergibt sich aus dem Zusammenspiel mehrerer Bedingungen. Verändern Sie die vier Regler im Modell und beobachten Sie, wie sich der Zerstreuungskreis des gewählten Motivs ändert.
07 / VS PINHOLE
Unterschied zur Lochkamera
Eine Lochkamera kennt keinen Fokus im Sinne einer Linsenkamera. Das Licht durch das Loch breitet sich geradlinig aus, statt gebrochen zu werden; nahe und ferne Motive werden auf dieselbe Weise projiziert. Der Begriff Schärfentiefe ist dafür nicht erforderlich.
Stattdessen bestimmt die Größe der Öffnung selbst, wie weich das Bild ist. Ein größeres Loch lässt Licht von einem Punkt eine größere Fläche auf der Bildebene erreichen, wo es sich mit benachbarten Punkten überlagert und unscharf wird. Ein kleineres Loch schränkt das ein, lässt aber weniger Licht hinein und verlängert die Belichtung. Ist es zu klein, macht die Beugung das Bild wieder weich.
Die Linse entwickelte sich in Richtung des Sammelns von Licht für helle und scharfe Bilder, das Nadelloch in Richtung der Begrenzung von Licht, damit überhaupt ein Bild entsteht. Keines ist überlegen. Sie setzen die Bedingungen für ein Bild unterschiedlich.
08 / REFERENCES