3. März 2018 | Fotografie

Aperture Science

Wer sich auch nur ansatzweise mit Fotografie auseinandersetzt, weiß, dass eine offenere Blende zu weniger Schärfentiefe und eine geschlossenere Blende zu weniger Licht führt. Dass es dunkler wird, wenn man durch ein kleineres Loch blickt, ist noch leicht zu verstehen. Doch woher kommt der Einfluss auf die Schärfentiefe? Beginnen wir mit ein Paar Definitionen, die für die Erklärung nützlich sind.

Fachbegriffe

Die Bildebene ist der Bereich einer Kamera, an dem das Motiv – im Idealfall scharf – abgebildet wird. Bei analogen Kameras findet man auf der Bildebene den Film, weshalb man auch von der Filmebene spricht. Bei digitalen Kameras ersetzt der Sensor den Film, weshalb aber niemand von einer Sensorebene spricht.

In der Linse wird das Licht so gebrochen, dass jeder Lichtpunkt des Motivs irgendwo auf die Filmebene projeziert wird. In einem typischen Objektiv sind mehrere Linsen hintereinander angeordnet, was aber für das Verständnis der Schärfentiefe irrelevant ist, so dass im Folgenden immer nur eine Linse betrachtet wird.

Die Blende ist zwischen Motiv und Linse angeordnet und begrenzt die Öffnungsweite des Objektivs, ohne dabei Einfluss auf den Bildausschnitt zu nehmen.

Von einem Zerstreuungskreis spricht man, wenn ein Punkt eines Motivs nicht genau auf die Ebene des Sensors projeziert wird, sondern auf davor oder dahinter. Auf dem Bildsensor entsteht dann ein Kreis, der je nach Größe den projezierten Punkt unscharf erscheinen lässt.

Was ist scharf?

Wann ein Bild für uns scharf ist, hängt neben dem Bild vom Auflösungsvermögen unserer Augen und vom Betrachtungsabstand ab. So können wir zwei Punkte nur dann auseinander halten wenn sie mindestens eine Winkelminute (1/60°) voneinander entfernt sind. Anders ausgedrückt: Zwei Punkte, die einen Millimeter auseinander liegen, können wir noch aus über drei Metern Entfernung voneinander unterscheiden.

Wenn nun ein Bild aus einer Entfernung, die in etwa der Bilddiagonalen entspricht, betrachtet wird, so nimmt die Diagonale 50°, also 3000 Winkelminuten ein, so dass wir 1500 Punkte auf dieser Diagonalen auseinander halten können. Bei einem scharfen Bild sind also die Zerstreuungskreise nicht größer als 1/1500 der Bilddiagonalen.¹

Der APS-C Sensor der verwendeten Nikon D3400 hat eine 28,21 mm große Diagonale, so dass Zerstreuungskreise ab einem Durchmesser von 0,0188 mm Unschärfe im Bild verursachen.

Einfluss der Blende auf den Zerstreuungskreis

Wenn die Größe der Zerstreuungskreise der einzige Faktor für die Bildschärfe ist, muss nur noch der Zusammenhang zwischen Blende und Zerstreuungskreis erklärt werden.

Bedienen wir uns dem Maximalbeispiel einer fast vollständig geschlossenen Blende, die nur eine punktförmige Öffnung hat. Aus dem Lichtkegel zwischen Motiv und Linse und der Projektion von der Linse zur Filmebene wird ein Lichtstrahl. Es kann keine Zerstreuungskreise geben und jeder Punkt des Bildes ist gestochen scharf.

Wird die Blende ein Stück geöffnet, so wird aus dem Lichtstrahl ein Lichtkegel. Liegt die Spitze der Projekte genau auf der Filmebene, so ist der Bildpunkt scharf. Da die Blende aber nur leicht geöffnet ist, ergibt sich ein sehr spitzer Kegel. Ein etwaiger Zerstreuungskreis ist daher vergleichsweise klein und das resultierende Bild bleibt scharf. Je weiter nun die Blende geöffnet wird, desto breiter wird der Lichtkegel. Bei gleicher Entfernung der Kegelspitze zur Filmebene ist der Zerstreuungskreis plötzlich größer, die Abbildung wird unscharf. Andere Einflüsse

Abgesehen von der Öffnung der Blende hängt die Größe der Zerstreuungskreise – und damit die Bildschärfe – von der verwendeten Brennweite und dem Abstand zwischen Kamera und Motiv ab. Höhere Brennweiten und kleinere Abstände zwischen Kamera und Motiv vergrößern die Zerstreuungskreise und vermindern damit die Schärfentiefe. Umgekehrt führen geringere Brennweiten und größere Abstände zu kleineren Zerstreuungskreisen und mehr Schärfentiefe.

Wird das Bild hinterher auf ein Plakat gedruckt und das Plakat an ein Hochhaus gehängt, so dass es niemand aus einer Entfernung, die in etwa der Diagonalen entspricht, betrachten kann, dürfen die Zerstreuungskreise auch größer sein. ↩︎