Voll scharf!

Dass der Fotoapparat dafür sorgen muss, dass das Licht der Umgebung schön auf den Bildsensor gelangt, sollte an dieser Stelle klar sein. Aber wie entsteht auf dem Bildsensor ein scharfes Abbild? Was bedeutet überhaupt "scharf"?

Nehmen wir als Motiv einen Hund. Diesen hier:

Wie bereits gesagt, geht das Licht strahlenförmig von überall nach überall hin aus. Zum Beispiel die Nasenspitze des Hundes: die kann man von allen Seiten sehen, wenn nicht gerade etwas im Weg ist. Der Bildsensor im Fotoapparat würde auch an allen Stellen die Lichtstrahlen von der Nasenspitze abbekommen, wenn man sie nur ließe. Wir wollen aber, dass die Nasenspitze-Lichtstrahlen nur an die einzig richtige Stelle auf dem Bildsensor gelangen, und ebenso die Knopfaugen-Lichtstrahlen und die Schlappohr-Lichtstrahlen und... und... und... Alles bitteschön genau so, dass ein schönes Hundebild auf dem Bildsensor ankommt. Wenn wir genau das hinbekommen, und zwar gaaanz genau, dann wird das Bild richtig scharf!

In der Geburtstunde der Fotografie kam man auf die einfachste Lösung hierfür: die lichtempfindliche Fläche wurde in einen Kasten gesteckt, in dem es stockduster war. Kein Licht konnte eindringen. Dann wurde für eine gewisse Zeit ein winziges Löchlein geöffnet. Hm, was soll das bringen? Tja, von allen Lichtstrahlen unserer Hundenase konnten nur noch die auf die lichtempfindliche Fläche gelangen, die genau durch das Loch trafen. Und auch die Lichtstrahlen von Augen, Ohren etc. mussten direkt durch das Loch, um ihre Wirkung auf die lichtempfindliche Platte zu haben. Was dabei entsteht, zeigt dieses Bild: [Bild]

Es entsteht also ein Abbild von genau dem, was vor dem Loch zu sehen ist, nur verkehrtherum! Nicht so schlimm, man kann Fotos ja zum Glück umdrehen. Aber was passiert, wenn man das Loch etwas größer macht? Dann können mehr Lichtstrahlen von der Hundenase durch, und zwar jeder Punkt auf einer etwas vergrößerten Fläche: das Bild wird dadurch unscharf!

Wir kommen also zu dem Schluss, dass die einfache "Lochkamera" umso schärfere Bilder macht, je kleiner das Loch ist. Aber leider bekommen wir dadurch ein Problem, für das wir im nächsten Abschnitt eine Lösung suchen und zum Glück auch finden werden.

Mehr Licht!

Je kleiner wir das Loch unserer Lochkamera machen, desto schärfer wird der Hund zwar (hoffentlich beißt er dann nicht, haha), aber dafür kommt auch immer weniger Licht auf der lichtempfindlichen Fläche an: das Bild wird immer dunkler. Armer Hund! Aber zum Glück gibt es drei Möglichkeiten.

Die erste Möglichkeit besteht darin, einfach mit der Menge an Licht zufrieden zu sein und mehr aus ihr herauszuholen: die lichtempfindliche Fläche muss noch empfindlicher werden! Das geht tatsächlich, und zwar sowohl bei den Filmen mit den Chemikalien (siehe oben), als auch bei der digitalen Fotografie durch Verstärkung der elektrischen Signale des Bildsensors. In beiden Fällen kann man die Lichtempfindlichkeit sogar messen und angeben: ISO 100 für normale Empfindlichkeit und größere ISO-Werte für immer mehr Empfindlichkeit. Das Problem hierbei ist nur, dass bei sehr hohen Empfindlichkeiten immer winzigere Lichtunterschiede gemessen werden müssen, so dass immer mehr Messungenauigkeiten eine Rolle spielen: das Bild fängt an zu "rauschen". Trotzdem wird in der Fotografie mit unterschiedlichen Lichtempfindlichkeiten gearbeitet, wie wir später sehen werden. Aber für die einfache Lochkamera gilt leider: Zu wenig Licht, da ist mit der Empfindlichkeit schon längst das Maß überschritten. Also: Immer noch armer armer Hund!

Die zweite Möglichkeit ist ganz einfach: wir lassen das Loch einfach so lange geöffnet, bis genug Licht gesammelt wurde. Diese Dauer wird die Verschlusszeit oder Belichtungszeit genannt, weil sie angibt, wie lange der Verschluss vor dem Loch offen bleibt. Auch das wird in der Fotografie eingesetzt, wie wir später sehen werden. Aber bei der Lochkamera haben wir dabei leider ein großes Problem. Weil nämlich das Loch so klein ist (wegen der Schärfe, wie ihr sicher noch wisst), brauchen wir schon eine recht lange Verschlusszeit, weitaus mehr als ein paar Sekunden. Und in der ganzen Zeit darf sich nichts von dem bewegen, was fotografiert werden soll, auch nicht der immer noch seeehr arme Hund!

Die dritte Möglichkeit muss es also richten, und die hat es tatsächlich in sich. Die Idee ist, nicht nur den einen geradlinigen Lichtstrahl zu nutzen, der von der Hundenase zu der Stelle auf dem Bildsensor führt, an der die Nase auf dem Bild eben hingehört. Warum sollte man nicht viele der anderen Hundenase-Lichtstrahlen einfach auch auf genau diese Stelle umleiten können? Und genau das geht tatsächlich: mit einer Linse! Sie sammelt alle Lichtstrahlen, die von dem selben Punkt kommen, und sammelt sie auf dem Bildsensor in einem einzigen (genau den richtigen) Punkt. Die Linse ist so geformt, dass sie genau dass für das ganze Bild kann! Jetzt wird das Bild auch scharf, wenn nicht nur ein winziges Loch das Licht durchlässt, sondern eine größere Öffnung, die man übrigens Blende nennt. Hurra, der Hund ist scharf und hell genug!

Das mit der Linse hat noch einen weiteren Effekt, und zwar auf den Abstand, die ein Objekt, zum Beispiel unser Hund, vom Bildsensor haben muss, um noch scharf abgebildet zu werden. Bei einem winzigen Loch, also einer extrem kleinen Blende, war der Abstand egal. Aber bei großer Blende schafft es die Linse nur bei bestimmten Abständen, die Lichtstrahlen auf die richtigen Punkte zu "fokussieren". Das hängt mit dem Winkel zusammen, mit dem die Lichtstrahlen von der Linse abgelenkt werden, man nennt das die Brennweite der Linse. Ist der Hund zu nahe, dann werden die Lichtstrahlen nicht genug umgeleitet. Ist der Hund zu weit weg, dann können die Lichtstrahlen unter Umständen zu stark umgeleitet werden und ebenfalls nicht den richtigen Punkt treffen. Der richtige Abstand des Hundes für ein scharfes Bild wird umso enger, je größer die Blende ist. Man spricht dann von einer geringeren Schärfentiefe. Das kann in der Fotografie für tolle Unschärfe-Effekte nutzen: Wenn nämlich das Motiv auf dem Foto schön scharf ist und alles andere darum unscharf, dann wird das Motiv besonders betont und wirkt noch plastischer! Dieser Effekt wird beispielsweise bei Portraits genutzt.

Bei anderen Bildern ist es sinvoller, dass möglichst alles scharf ist, also sowohl nahe als ferne Motive. Das braucht man beispielsweise beim Fotografieren in der Natur oder in der Stadt, wenn das Bild viel zeigen soll. Hier muss die Schärfentiefe einen großen Bereich umfassen, und das erreicht man wie oben beschrieben mit einer kleineren Blendenöffnung ( = kleinere Blende = größere Blendenzahl), aber dafür muss man für die gleiche Lichtmenge ( = helleres Bild) die Verschlusszeit und/oder die Empfindlichkeit erhöhen.

Beenden wir diese theoretischen Ausführungen über die Schärfe eines Bildes. Probiert doch einfach mal ein paar Einstellungen von Blende, Brennweite, Verschlusszeit und Empfindlichkeit bei eurer Kamera aus, wenn ihr eine mit manuellen Einstellmöglichkeiten besitzt, viel Spaß!