Was ist eigentlich ein Nodalpunkt?

28.07.2011

Zu den charakteristischen Punkten eines Objektivs gehören neben dem Brennpunkt die Nodalpunkte – aber was ist überhaupt ein Nodalpunkt, wo liegt er und warum ist es wichtig, das zu wissen?

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Den Abstand zwischen Motiv und dem ersten Nodalpunkt des Objektives nennt man Gegenstandsweite

Der Begriff Nodalpunkt ist vielen Fotografen geläufig, aber seine Bedeutung wird oft missverstanden. Mit den Nodalpunkten tatsächlich hat jedes Objektiv zwei muss man sich beschäftigen, weil Objektive mehrlinsige Konstruktionen sind. Oft stellt man ein Objektiv vereinfacht dar und reduziert es auf eine Sammellinse: Die Brennweite ist dann die Entfernung zwischen (dem Mittelpunkt) der Linse und dem Brennpunkt, die Gegenstandsweite die Entfernung vom Motiv zur Linse. Was aber ist der Bezugspunkt für solche Längenangaben, wenn das Objektiv aus mehreren Linsen besteht? Soll man die Brennweite von der Frontlinse oder der Hinterlinse aus messen, oder von irgendeinem Punkt in der Mitte? Die gesuchten Punkte bezeichnet man als Nodalpunkte den ersten, gegenstandsseitigen Nodalpunkt, von dem aus alle Abstände zu Punkten vor dem Objektiv gemessen werden, und den zweiten, bildseitigen Nodalpunkt, von dem aus beispielsweise die Brennweite gemessen wird.

Bei einer einfachen Sammellinse fallen beide Nodalpunkte mit dem Linsenmittelpunkt zusammen. Bei einem mehrlinsigen Objektiv kann man sich die Lage der Nodalpunkte  veranschaulichen, indem man den Verlauf der Lichtstrahlen vor und hinter dem Objektiv verfolgt und sich das Objektiv selbst als Blackbox vorstellt. Unabhängig von dessen Aufbau werden parallel einfallende Lichtstrahlen im Brennpunkt gebündelt, und wenn man nun die parallel einfallenden Strahlen nach hinten und die sich im Brennpunkt bündelnden Strahlen nach vorne verlängert, schneiden sich die Strahlen in einer Ebene, der sogenannten zweiten Hauptebene des Objektivs. Dort, wo die optische Achse durch diese Ebene geht, befindet sich der zweite Nodalpunkt (siehe Abbildung). Den ersten Nodalpunkt findet man, indem man die Verhältnisse umkehrt: Vom gegenstandsseitigen Brennpunkt ausgehende Lichtstrahlen treten hinter dem Objektiv parallel aus; durch die Fortsetzung der Strahlen findet man an deren Schnittpunkt die erste Hauptebene und damit auch den ersten Nodalpunkt.

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Die Brennweite bezeichnet den Abstand zwischen dem zweiten Nodalpunkt und dem 
Brennpunkt

Konstruktionen für Tele- und Weitwinkelobjektive

Insbesondere der zweite Nodalpunkt, von dem aus die Brennweite gemessen wird, ist von entscheidender Bedeutung für das Objektivdesign. Bei einer Fokussierung auf Unendlich muss der Brennpunkt in der Sensorebene liegen, sodass die Entfernung zwischen Nodalpunkt und Sensor der Brennweite entspricht. Nun möchte man langbrennweitige Objektive aus praktischen Gründen möglichst kurz bauen kürzer als deren Brennweite. Dazu müsste der Nodalpunkt vor der Frontlinse liegen, also außerhalb des Objektivs. Diese Verlagerung wird durch eine Kombination einer Sammellinse mit einer schwächeren Zerstreuungslinse dahinter erreicht (siehe Abbildung oben), und nur solche platzsparenden Konstruktionen sind streng genommen Teleobjektive, auch wenn man meist alle langbrennweitigen Objektive so bezeichnet.Bei der Konstruktion von Weitwinkelobjektiven hat man es mit dem umgekehrten Entwurfsziel zu tun. Für eine Fokussierung auf Unendlich muss das Objektiv genau um die Länge der Brennweite vom Sensor entfernt sein. Ein Objektiv kurzer Brennweite wird dem Sensor dann sehr nahe kommen, was bei einer Kompaktkamera oder einer spiegellosen Systemkamera auch problemlos möglich ist. Bei einer Spiegelreflexkamera liegt aber zwischen Objektiv und Sensor der Rückschwingspiegel, der beide auf Abstand hält. Damit man trotzdem auch mit Weitwinkelobjektiven, deren Brennweite kleiner als das Auflagemaß ist,  auf Unendlich scharf stellen kann, muss man den Nodalpunkt wiederum außerhalb des Objektivs, aber diesmal noch hinter die Hinterlinse verlegen.

Nur der (virtuelle) Nodalpunkt befindet sich dann in jenem Bereich, in dem der Spiegel frei schwingen muss, während die Hinterlinse davor in sicherer Entfernung bleibt. Auch die hierfür nötige Retrofokalkonstruktion besteht wieder aus der Kombination einer Sammel- mit einer Zerstreuungslinse, nur liegt die Zerstreuungslinse in diesem Fall vorne (siehe Abbildung).In den allermeisten Fällen, in denen vom Nodalpunkt die Rede ist, geht dies auf ein Missverständnis zurück. Als Nodalpunkt wird fälschlich auch der parallaxfreie Drehpunkt bezeichnet, um den man eine Kamera bei der Aufnahme eines Panoramas drehen muss, damit sich die Perspektive zwischen den Aufnahmen nicht ändert. Dieser Punkt ist aber weder mit dem ersten noch mit dem zweiten Nodalpunkt identisch und liegt durchweg an einer ganz anderen Stelle. Um welchen Punkt es sich tatsächlich handelt, werden wir in einer weiteren Folge dieser Reihe erklären.    Michael J. Hußmann

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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.