Innere Werte: wie Objektive funktionieren

Von Blende über Brennweite bis zur Linse: Wir bringen Licht ins Dunkel!
09.03.2018

Für den Fotografen ist ein Objektiv weitgehend eine Blackbox. Viele seiner Eigenschaften ergeben sich aber schon aus Parametern, die im Datenblatt stehen – insbesondere Brennweite und Lichtstärke. Wir erklären, wie Objektive funktionieren und einige Zusammenhänge.

 

In die Frontlinsenfassung eines Objektivs sind in der Regel dessen Brennweite und Lichtstärke eingraviert. Auch wenn der Sensor hinter dem Objektiv kleiner als das Kleinbildformat ist und die Kamera eine auf dieses Format umgerechnete Brennweite anzeigt, gibt der gravierte Wert die reale Brennweite an. Achten wir dagegen nicht auf die Zahlen, sondern schauen in das Objektiv, sehen wir die effektive Öffnung, also den Durchmesser der Blende, durch die das Licht fällt. Die Lichtstärke ist ebenso wie die Blendenzahl ein Verhältnis – die Brennweite, geteilt durch den Durchmesser der Blendenöffnung.

Wie hängen Blende und Brennweite zusammen?

Warum aber gibt man die Blendenöffnung im Verhältnis zur Brennweite an, und nicht deren Durchmesser in Millimetern? Der Grund dafür ist, dass wir einen Wert brauchen, der für die Belichtungssteuerung taugt: Die Blendenzahl soll ausdrücken, wie viel des vom Motiv reflektierten Lichts auf den Sensor fällt. Hierfür spielt die Brennweite eine ebenso große Rolle wie die Blendenöffnung. Von der Öffnung hängt es ab, wie viel Licht in das Objektiv hinein geht, und von der Brennweite, auf eine wie große Fläche sich dieses Licht verteilt. Je länger die Brennweite, desto stärker ist die Vergrößerung. Die Blendenöffnung bestimmt gewissermaßen, wie viel Butter auf das Brot kommt, während die Größe der Brotscheibe, auf der sie verstrichen wird, von der Brennweite abhängt. Der Sensor beißt ein immer gleich großes Stück davon ab, und was am Ende zählt, ist die Dicke des Aufstrichs. Solange das Verhältnis der Brennweite zum Durchmesser der Blendenöffnung gleich ist, fällt auch Licht gleicher Helligkeit auf den Sensor, und deshalb ist dieses Verhältnis so praktisch, wenn es um die Belichtung geht.

Vom Verhältnis von Brennweite zu maximaler Blendenöffnung hängt es auch mit ab, wie aufwendig die Objektiventwicklung ist oder ob sie überhaupt möglich ist. Sofern die Brennweite größer als der Blendendurchmesser ist, lässt sich ein hoch korrigiertes Objektiv mit vertretbarem Aufwand konstruieren. Bei einer Lichtstärke von f/1,0 oder f/0,95, also einer Öffnung in der Größenordnung der Brennweite, wie sie beispielsweise das Leica Noctilux-M 50 mm hat, scheint eine praktische Grenze erreicht zu sein. Die absolute Grenze liegt bei f/0,5 – die Öffnung eines Linsenobjektivs kann nicht größer als das Doppelte der Brennweite sein.

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Bei diesem lichtstarken Nikkor sind die Eintrittspupille und die Blendenlamellen deutlich erkennbar – hier leicht abgeblendet auf f/2.

© Andreas Jordan

Blende und Pupille

Nun könnte man argwöhnen, dass wir die Blendenöffnung gar nicht beurteilen können. Die Blendenlamellen befinden sich ja mitten im Objektiv, und ob wir nun durch die Frontlinse oder die Hinterlinse blicken, betrachten wir die Blende immer durch Linsen, die uns über ihre tatsächliche Größe und Position täuschen. Glücklicherweise spielt die tatsächliche Blendenöffnung aber auch gar keine Rolle, so weit es die fotografische Praxis betrifft. Uns interessiert nicht die Blende selbst, sondern ihr Bild, wie wir es beim Blick durch die Front- oder Hinterlinse sehen – die sogenannte Eintritts- beziehungsweise Austrittspupille. Alle Blendenangaben beziehen sich auf die Eintrittspupille: Wenn ein Objektiv mit 50 mm Brennweite eine Lichtstärke von f/2,0 hat, die maximale Öffnung also der Hälfte der Brennweite entspricht, dann ist es die Eintrittspupille, die einen Durchmesser von 25 mm hat. Wie groß die Blende wirklich ist, interessiert nicht, aber wenn wir ein Lineal vor das aufgeblendete Objektiv halten, können wir die Größe der Eintrittspupille überprüfen. Auch die Lage der Eintrittspupille kann für Fotografen wichtig sein, denn ihre Mitte ist der Perspektivpunkt, also der Punkt, von dem aus die Kamera die Welt sieht. Um diesen Punkt muss man die Kamera für Panorama-Aufnahmen drehen, wenn sich die Einzelbilder perfekt zur Deckung bringen lassen sollen (siehe auch: „Wie bestimmt man den parallaxfreien Drehpunkt?“).

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Für hochwertige Panoramen muss die Kamera um den Perspektivpunkt gedreht werden.

© Novoflex

Wie bestimmt man den parallaxfreien Drehpunkt?

Zur Aufnahme von Panoramen sollten Sie die Kamera um den Perspektivpunkt drehen, also den Mittelpunkt der Eintrittspupille. Um diesen parallaxfreien Drehpunkt zu finden, benötigen Sie eine Panorama-Montierung. Dazu gehören zwei Einstellschlitten, mit denen Sie die Kamera ausrichten. Als erstes verschieben Sie die Kamera nach links oder rechts, bis die optische Achse des Objektivs über der Drehachse liegt. Nun verschieben Sie die Kamera auf dem zweiten Einstellschlitten entlang der optischen Achse, bis ihr parallaxfreier Drehpunkt über der Drehachse liegt. Schauen Sie dazu vorne in das Objektiv und schwenken Sie die Kamera hin und her. Wenn sich die Blende dabei nicht verschiebt, sondern nur auf der Stelle dreht, haben Sie den richtigen Drehpunkt gefunden. Bewegt sich die Blendenöffnung aber bei Schwenks von links nach rechts jeweils in die gleiche Richtung, dann sitzt die Kamera zu weit vorne und Sie müssen sie ein Stück nach hinten schieben. Bewegt sich die Blendenöffnung dagegen in umgekehrter Richtung, schieben Sie die Kamera nach vorne. Nach ein paar Schritten dreht sich die Blende auf der Stelle und Sie können die gefundene Position auf dem Einstellschlitten markieren.

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Über den Autor
Michael J. Hußmann

Michael Hußmann nahm schon in seiner Jugend Kameras auseinander um zu schauen, was drin steckt. Nach Abschluss seines Studiums der Informatik und Linguistik über Tätigkeiten als Wissenschaftler im Bereich der Künstlichen Intelligenz und Softwareentwickler schreibt er als freier Journalist über Digitalkameras, optische, technische und ästhetische Grundlagen der Fotografie, Digital Imaging, Farbmanagement, Entwicklersoftware und neue Technologien.