Wo ist die Blende?

27.07.2011

Wie groß ist die Blende und wo befindet sie sich überhaupt? Die Beantwortung dieser nur scheinbar einfachen Frage führt gleichzeitig zur Bestimmung des für Panorama-Aufnahmen wichtigen parallaxefreien Drehpunkts

Die Blende ist ein Bauelement, das sich zwar nicht den Blicken, sehr wohl aber dem Zugriff entzieht: Wir können sie sehen, kommen aber nicht an sie heran. Wir können die Blende wählen, aber wie groß die von den Blendenlamellen gebildete Öffnung dann ist, wissen wir nicht. Der Hersteller gibt es gewöhnlich nicht an und um es herauszufinden, müssten wir das Objektiv vollständig zerlegen.
Immerhin können wir die Blendenöffnung sehen, als Eintrittspupille beim Blick von vorne in das Objektiv und bei Wechselobjektiven auch als Austrittspupille beim Blick durch die Hinterlinse. Eintritts- und Austrittspupille sind jedoch virtuelle Trugbilder, nämlich Produkte der Linsen, durch die wir schauen. Sammellinsen lassen die Blende größer und näher erscheinen, Zerstreuungslinsen dagegen verkleinern sie. Weder Eintritts- noch Austrittspupille stimmen daher mit der tatsächlichen Blendenöffnung überein und außer bei symmetrischen Objektivkonstruktionen sind Eintritts- und Austrittspupille auch nicht identisch.Dass wir normalerweise nur die virtuellen Bilder der Blende sehen und deren Durchmesser ermitteln können, ist dennoch kein so großes Problem, denn die Eintritts- und Austrittspupille sind tatsächlich von größerer Bedeutung als die Blendenöffnung selbst. 

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Links: Nahezu telezentrischer Strahlenverlauf / Rechts: Nicht telezentrischer Strahlenverlauf

 

Licht rein

Die Blendenzahl ist gleich der Brennweite, geteilt durch den Durchmesser der Eintrittspupille; umgekehrt erhält man den Durchmesser der Eintrittspupille, indem man die Brennweite durch die Blendenzahl teilt. Bei einem 50-mm-Objektiv entspricht also Blende 2,8 einer Eintrittspupille von 17,9 mm. Dass sich die Blendenzahl gar nicht auf die eigentliche Blendenöffnung bezieht, sondern auf ein bloßes Bild der Blende, verwundert zunächst, hat aber einen guten Grund: Es ist die Eintrittspupille, und nicht etwa die Blendenöffnung selbst, von der die Lichtstärke, die Schärfentiefe und das Ausmaß der Beugungsunschärfe abhängen.Man kann sich diesen Zusammenhang leicht veranschaulichen: Wenn die Linsen vor der Blende diese scheinbar vergrößern, dann muss es sich um Sammellinsen handeln, die das Licht bündeln. Ein breites Strahlenbündel wird so durch eine kleinere Blendenöffnung geleitet; die wirksame Blendenöffnung ist also größer. Umgekehrt fächern die verkleinernden Zerstreuungslinsen die Lichtstrahlen auf, sodass nur ein schmales Bündel von Strahlen durch die Öffnung passt.Bei Zooms ändert sich generell die Eintrittspupille, wenn man die Brennweite verändert; je länger die Brennweite, desto größer erscheint auch das Bild der Blende, obwohl die Blendenöffnung selbst gleich bleibt. Manche Zooms sind so gerechnet, dass die Eintrittspupille proportional zur Brennweite wächst; solche Objektive haben dann eine über den gesamten Zoombereich konstante Lichtstärke.

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Panoramaköpfe (hier von Novoflex) erlauben das Drehen von Kamera und Objektiv um das Zentrum der Eintrittspupille

Der Punkt, um den es sich dreht

Auch die Lage der Eintrittspupille ist von Bedeutung. Ihr Mittelpunkt ist der parallaxfreie Drehpunkt, um den man eine Kamera schwenken muss, damit sich überlappende Bilder zu einem Panorama zur Deckung bringen lassen. Mit dem Nodalpunkt (siehe fM 2/2011), mit dem dieser Punkt oft verwechselt wird, hat er nichts zu tun, und das ist auch gut so: Im Gegensatz zu den Nodalpunkten kann man die Eintrittspupille und ihren Mittelpunkt unmittelbar sehen, was die Ausrichtung einer Kamera für Panoramaaufnahmen erheblich vereinfacht.

Licht raus

Die Bedeutung der Austrittspupille liegt darin, dass sie den Verlauf der Lichtstrahlen zwischen Objektiv und Sensor bestimmt. Die Austrittspupille ist der Ort, von dem die auf den Sensor treffenden Strahlen zu kommen scheinen. Je weiter die Austrittspupille vom Sensor entfernt ist, desto steiler trifft das Licht auch noch an dessen Rand auf. Im Extremfall eines telezentrischen Objektivs liegt die Austrittspupille im Unendlichen und die Strahlen treffen stets senkrecht auf den Sensor. Schon nahezu telezentrische Objektive, deren Austrittspupille lediglich relativ weit vom Sensor entfernt ist, minimieren den Abfall von Helligkeit und Schärfe im Randbereich. Auch auf die Größe der Austrittspupille kommt es an: Die lichtempfindliche Fläche jedes Sensorpixels liegt am Grunde eines Schachts, der um so enger ist, je dichter die Pixel gepackt sind. Sehr kleine Pixel können eine große Austrittspupille gar nicht mehr vollständig sehen und die Lichtstärke eines Objektivs mit großer Öffnung wäre dann möglicherweise verschenkt. Daraus kann man allerdings kein allgemeingültiges Argument gegen lichtstarke Objektive konstruieren, denn dieses Problem hängt ja von der Größe der Austrittspupille ab, die Lichtstärke eines Objektivs aber von seiner Eintrittspupille. Wenn die Eintrittspupille groß, die Austrittspupille aber klein ist, können auch kleine Sensorpixel einen Nutzen aus der hohen Lichtstärke ziehen.   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.