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Teleobjektiv

Teleobjektiv

Ein Teleobjektiv ist eine optische Vorrichtung mit einer gegenüber dem Normalobjektiv längeren Brennweite, und damit kleinerem Bildwinkel. Teleobjektive können als Wechselobjektiv an geeignete Kameras angeschlossen werden oder sind in diese fest integriert. Sie dienen dazu, weiter entfernte Objekte ähnlich einem Fernglas zu vergrößern bzw. näher 'heranzuholen'. Teleobjektive sind nicht zu verwechseln mit Zoomobjektiven, die eine Verstellung der Brennweite erlauben, jedoch nicht zwingend eine Tele-Brennweite erreichen müssen. Teleobjektive unterscheiden sich von den konstruktiv einfacheren Fernobjektiven dadurch, dass durch entsprechende Linsenkombinationen (erst eine positive Gruppe (Sammellinse), dann eine negative Gruppe (Zerstreuungslinse)) eine kürzere Bauform als die Nenn-Brennweite ermöglicht wird. Die Umkehrung der Tele-Bauweise ist die Retrofokus-Bauform. Sie wird z.B. für Weitwinkelobjektive an einäugigen Spiegelreflexkameras verwendet. Der dem natürlichen menschlichen Blickfeld entsprechende Sehwinkel wird als 'Normalbrennweite' bezeichnet; sie entspricht beim Kleinbildformat einem Objektiv mit einer Brennweite von 50 bis 60 mm; beim Mittelformat verlängert sich aufgrund des größeren Abbildungsformats die Brennweite auf 75 bis 80 mm, bei kleineren Filmformaten oder (bei Digitalkameras) Sensorgrößen verringert sich die Brennweite entsprechend. Brennweiten, die größer als die Normalbrennweite sind, werden als Teleobjektive bezeichnet, Objektive mit kürzerer Brennweite dagegen als Weitwinkelobjektive. Es werden nach Brennweite und dem primären Verwendungszwecke verschiedene Klassen von Teleobjektiven unterschieden:
- Portraitobjektive - Ein Teleobjektiv mit einer so genannten leichten (kleinen) Telebrennweite zwischen etwa 80 und 135 mm (bezogen auf Kleinbild) wird aufgrund der verringerten Schärfentiefe und der als angenehm verzerrungsfrei, aber noch nicht als flach empfundenen Abbildung menschlicher Gesichter gerne für die Porträtfotografie verwendet, um das Gesicht oder die Person aus dem Hintergrund 'herauszulösen'. Typische Portraitbrennweiten sind
- 80 mm (diagonaler Bildwinkel 30°),
- 100 mm (diagonaler Bildwinkel 24°) und
- 135 mm (diagonaler Bildwinkel 18°).
- Standardteleobjektive - Ein Teleobjektiv mit einer so genannten mittleren Telebrennweite zwischen etwa 135 und 200 mm (bezogen auf Kleinbild), häufig in Verbindung mit einer verringerten Lichtstärke im Bereich von F1:4,0 bis F1:5,6; das Brennweitenspektrum des Standardteles verschiebt sich seit einigen Jahren aufgrund von Fortschritten in der Objektivkonstruktion bis in den Bereich von 300 mm. Diese Objektive werden gerne in der Reise-, aber auch in der Naturfotografie verwendet. Typische Standardtelebrennweiten sind
- 180 mm, wie das legendäre Carl Zeiss Sonnar 2,8/180 (erstmals zur Olympiade 1936 vorgestellt)
- 200 mm (diagonaler Bildwinkel 12,3°) und
- 300 mm (diagonaler Bildwinkel 8,2°).
- Superteleobjektive - Ein Teleobjektiv mit einer so genannten starken (großen) Telebrennweite jenseits von 200 mm (bezogen auf Kleinbild), meist in Verbindung mit vergleichsweise großer Lichtstärke im Bereich von F1:2,8 bis F1:4,0. Solche Objektive werden bevorzugt in der Tier- und Sportfotografie eingesetzt. Typische Supertelebrennweiten sind
- 400 mm (diagonaler Bildwinkel 6,2°),
- 500 mm (diagonaler Bildwinkel 5,0°),
- 600 mm (diagonaler Bildwinkel 4,1°),
- 800 mm (diagonaler Bildwinkel 3,1°) und
- 1200 mm (diagonaler Bildwinkel 2,1°). Preiswerte Teleobjektive für Fotoamateure weisen meist eine geringere Lichtstärke auf, daher sind sie weniger für schlechte Lichtverhältnisse, kurze Verschlusszeiten oder Available Light Fotografie geeignet. Hochwertige Teleobjektive sind dagegen hochlichtstark, apochromatisch korrigiert, extrem groß, schwer und teuer. Sie werden oft in Kombination mit einem Telekonverter (Extender) benutzt, um die Festbrennweite einfach zu erweitern. In der Telefotografie gilt die Faustregel, dass zum Erzielen verwacklungsfreier Bilder mindestens mit einer Verschlusszeit fotografiert werden sollte, die dem Reziprokwert (Kehrwert) der Brennweite entspricht. Bei 200 mm Brennweite sollte daher mit 1/200 Sekunde oder kürzer belichtet werden. Bei extremen Telebrennweiten jenseits der 300 mm empfiehlt sich dennoch in jedem Fall die Verwendung eines Einbein- oder Dreibeinstativs. Siehe auch: Portal:Fotografie, Normalobjektiv, Weitwinkelobjektiv, Zoomobjektiv, Wechselobjektiv, Objektiv, Fotoapparat. Kategorie:Fototechnik

Objektiv (Optik)

] Ein Objektiv ist ein sammelndes optisches System, das eine reelle optische Abbildung eines Objektes erzeugt. Sowohl Linsen als auch spiegelnde Flächen können Bestandteile eines Objektivs sein. Genau wie das Objekt ist das erzeugte Bild dreidimensional. Objekte, die sehr weit entfernt sind, also scheinbar im Unendlichen liegen, (z.B. Sterne und andere Objekte am Himmel) werden in einer Ebene, der Bildebene abgebildet. Die Größe des Bildes hängt von der Brennweite der Linse ab. Je größer diese, desto größer ist auch das Bild. Um die Kamera für Linsen verschiedener Brennweite benutzen zu können, war sie mit einem Auszug (Balgen) versehen, der es gestattete, sie zu verlängern bzw. zu verkürzen; das Balgenprinzip wird auch heute noch in der Großbild- und Makrofotografie genutzt.

Systematik

Man unterscheidet Objektive primär aufgrund ihrer Brennweite; dabei wird unterschieden zwischen
- Superteleobjektiv
- Teleobjektiv
- Normalobjektiv
- Weitwinkelobjektiv
- Superweitwinkelobjektiv und
- Fischaugenobjektiv. Die oben genannten Kategorien gelten für Festbrennweiten-Objektive; sehr populär sind in der Amateurfotografie heutzutage mittlerweile Zoomobjektive, die die Veränderung der Brennweite erlauben und je nach Brennweiten-Bereichen auch mehrere der genannten Kategorien abdecken können. Zoomobjektive werden auch nach ihrem relativen Brennweitenbereich kategorisiert und sind umso schwerer und aufwendiger, je lichtstärker sie sind und ein je größeres Verhältnis zwischen längster und kürzester Brennweite sie abdecken. Weiteres wichtiges Unterscheidungsmerkmal ist die Anfangsöffnung, oder anders ausgedrückt: wie lichtstark ein Objektiv ist. Außerdem können Objektive nach verschiedenen konstruktiven Merkmalen unterschieden werden, z.B.
- Spiegelteleobjektiv
- Tilt- und Shift-Objektiv
- Autofokus-Objektiv
- Infrarotobjektiv usw.

Grundkonstruktionen

- Meniskus (Monokel) als Hinter- oder Frontlinse
- Periskop (Symmetrisches Doppelobjektiv)
- Achromat,

Verwendung

Ein Projektor benutzt ein Objektiv, um ein stehendes oder bewegtes Bild vergrößert auf eine Wand zu projizieren. In einem Mikroskop oder einem Teleskop betrachtet man das durch das Objektiv erzeugte Bild sehr kleiner oder weit entfernter Objekte durch ein Okular, ein weiteres Linsensystem. Beim Mikroskop liegt dabei die Bildebene näher beim Objektiv, und das Objektiv hat verglichen mit dem Okular eine kurze Brennweite. Beim Teleskop liegt die Bildebene näher am Okular, und das Objektiv hat die größere Brennweite. In der Fotografie oder Videotechnik ist das Objektiv Teil eines Fotoapparates beziehungsweise einer Videokamera. Es erzeugt ein reelles Bild in der Bildebene, wo sich der lichtempfindliche Film oder ein elektronischer Sensor befindet. Man unterscheidet anhand der Brennweite zwischen Weitwinkelobjektiven, Normalobjektiven und Teleobjektiven. Lässt sich die Brennweite des Objektivs ändern, spricht man von einem Zoomobjektiv, sonst von einer Festbrennweite. Spezialobjektive sind das Fischauge (Fisheye) und TS-Objektive.

Geschichte und Entwicklung

Zu dem Fortschritt der Fotografie in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts haben die zahlreichen Vervollkommnungen der Objektive beigetragen. Früher benutzte man einfache achromatische Linsen, welche zur Erzielung scharfer Bilder stark "abgeblendet" werden mussten. Infolgedessen gaben sie sehr lichtschwache Bilder, die eine lange Expositionszeit nötig machten. Ein großer Fortschritt war die Erfindung des Porträtobjektivs von Josef Petzval, einem lichtstarken Objektiv, das aus zwei Doppellinsensystemen besteht, bedeutend hellere Bilder lieferte als vorherige und damit die Aufnahme von Porträten in kurzer Expositionszeit ermöglichte. Zur Aufnahme von Landschaften, Architekturen etc. ist weniger Lichtstärke, aber ein großer Gesichtswinkel notwendig. Die gewöhnlichen Landschaftsobjekte umfassen nur einen Winkel von 30° bis 45°, der meist zu klein ist. Man benutzte dazu früher ausschließlich einfache Linsen, später aber die Tripletobjektive, etwa ab den 1860er Jahren dann die von Steinheil eingeführten Aplanate. Das Tripletobjektive ist ein Objektiv, das insgesamt drei Linsen besitzt. Zu diesem System gehören auch die Euriskope, das Rapid Rectilinear u.a. Diese geben bei einem Gesichtsfeld von ca. 60° eine hinreichende Lichtstärke, um in heiterem Sommerwetter selbst Momentaufnahmen zu gestatten. Ist ein noch größeres Gesichtsfeld als 60° nötig, so nimmt man Weitwinkellinsen, wie Buschs Pantoskop, Dallmeyers Wide angle lens, Steinheils Weitwinkelaplanat, Voigtländers Weitwinkeleuriskop, die ein Gesichtsfeld von 75 bis 100° besitzen. Im Jahre 1860 konstruierte Thomas Sutton eine symmetrische Tripletlinse; das Objektiv bestand dabei aus zwei Konvexlinsen, deren vordere um etwa ein Drittel kleiner war als die Hinterlinse, sowie einer weiteren Einzellinse als konkaver Meniskus. Steinheils Periskopobjektiv von 1865 ist ein verzeichnungsarmes Objektiv mit großem Bildwinkel, das erste Weitwinkelobjektiv im heutigen Verständnis. Ludwig Seidel untersuchte in München die Abbildungsfehler der Linsen und veröffentlichte 1866 ein Formelsystem, das die Objektivkonstruktion erleichterte. Hugo Adolf Steinheil konstruierte 1881 das erste Universalobjektiv. Abbe und Otto Schott begannen ab 1880 mit der Berechnung neuer Glassorten; sie gründeten 1882 zusammen mit Zeiss eine Glasschmelzerei in Jena. Mit Hilfe der neuen Gläser gelang es nach 1886 dem Mitarbeiter Paul Rudolph, ein Doppelobjektiv zu konstruieren, bei dem der Fehler des Astigmatismus erstmals korrigiert war. Der Astigmatismus kann auch durch Verwendung asphärischer Linsen korrigiert werden, die aber in der Herstellung viel komplizierter sind als sphärische Linsen.

Literatur

- H. E. Fincke: Das Objektiv deiner Kamera (2. neubearb. Aufl.). Halle: Fotokino-Verlag 1963
- Johannes Flügge: Das photographische Objektiv (Die wissenschaftliche und angewandte Photographie, hrsg. v. Kurt Michel, Band 1). Wien: Springer-Verlag 1955

Weblinks

- [http://www.fotografieren-leichtgemacht.de/tipp_3-4.html Fotografieren leicht gemacht] Seite auf der das Kameraobjektiv in einfachen Worten erklärt wird
- [http://www.photography-starters.com/tipp_3-4.html Photography Starters] Erklärung des Kameraobjektives auf Englisch
- [http://www.analog-photography.com/ranking/ranking.htm Analog Photography] Objektiv Ranking für manuelle Objektive

Objektivhersteller

- Emil Busch, Rathenow
- Canon
- Optische Anstalt Goerz
- [http://www.leica-camera.com Leica]
- Minolta
- [http://www.nikon.de Nikon]
- Rodenstock
- Jos. Schneider Optische Werke GmbH
- Sigma
- C. A. Steinheil
- [http://www.tamron.de Tamron]
- Tokina
- Zeiss Kategorie:Optisches Instrument Kategorie:Fototechnik ja:写真レンズ

Normalobjektiv

Als Normalobjektive gelten in der Fotografie Objektive mit einer Brennweite entsprechend der Länge der Diagonalen des Aufnahme-Bildformats. Damit ergibt sich ein Bildwinkel von etwa 46 Grad. Die Verwendung eines Normalobjektivs ergibt in vielen Aufnahmesituationen einen natürlichen perspektivischen Eindruck beim Betrachten des fertigen Fotos. Bei Kleinbildkameras gelten Brennweiten etwa zwischen 50 mm und 55 mm (bei einem Aufnahmeformat von 24 mm x 36 mm beträgt die Länge der Diagonalen ca. 43,3 mm) als Normalobjektiv. Einzelne Hersteller lieferten aber auch Objektive mit 58 mm oder 60 mm Brennweite als Normalobjektiv. Kompakte Kleinbildkameras mit fest montiertem Objektiv weisen dagegen auch Brennweiten zwischen etwa 38 mm und 45 mm auf, die Grenzen sind also fließend. Bei Mittelformatkameras mit einem Aufnahmeformat von 6 cm x 6 cm ergibt sich entsprechend etwa 85 mm als Normalbrennweite. Das früher häufig verwendete Rollfilmformat 6x9 cm mit 105 mm Normalbrennweite gilt heute als Großformat. Bei Großformatkameras, die es von 6 cm x 9 cm bis 18 cm x 24 cm Bildformat, aber auch mit nichtmetrischen Abmessungen, z.B. 8x10" (inch), gibt, wird der Zusammenhang deutlich: ein Normalobjektiv für das Bildformat 6 cm x 9 cm (Bilddiagonale = 10,8 cm) mit einer Brennweite von 105 mm wäre für das nächstgrößere Format 9 cm x 12 cm (Bilddiagonale = 15,0 cm) schon eher ein leichtes Weitwinkelobjektiv. Bei Digitalkameras gilt, unabhängig von der Pixelzahl, entsprechend die Diagonale der lichtempfindlichen Sensorfläche (siehe "Verlängerungsfaktor" bei Digitalkameras). Objektive mit einer kürzeren Brennweite als Normalobjektive werden je nach Bauart als Weitwinkel- oder Retroobjektive bezeichnet, solche mit längerer Brennweite als Fern- oder Teleobjektive. Vor der massenhaften Verbreitung der Zoomobjektive wurden Spiegelreflexkameras meist zusammen mit einem Normalobjektiv verkauft. Aufgrund der hohen Stückzahlen und der unkomplizierten, optisch oft nahezu symmetrischen Konstruktion sind Normalobjektive die preiswertesten lichtstarken Objektive mit meist ausgezeichneten Abbildungseigenschaften.

Siehe auch

Verzeichnung, Schärfe, Auflösung, Optik Kategorie:Fototechnik

Brennweite

Brennweite ist in der Optik der Abstand eines Brennpunkts (auch Fokus genannt) von dem ihm zugeordneten Hauptpunkt auf der Linse oder dem Hohlspiegel beziehungsweise der Bildebene. Hohlspiegel Der Kehrwert der Brennweite (bezogen auf Luft) heißt Brechkraft D:

D = \frac

Die Brechkraft besitzt demzufolge die Einheit 1/Meter. Diese Einheit wird nur im Zusammenhang mit einer Brechkraft auch Dioptrie (Abkürzung: dpt) genannt. Beispiel: Eine freistehende Linse der Brennweite 10 cm = 0,10 m (Meter) hat die Brechkraft von 1/(0,10 m) = 10 dpt. Ein optisches System, das Licht in einem Punkt, dem Brennpunkt, vereinigt, hat eine Brennweite. Bei einer dünnen Linse ist die Brennweite in etwa die Entfernung des Brennpunktes von der Linse. Genauer bezeichnet die Brennweite die Entfernung der Hauptebene der Linse vom Brennpunkt. Mit einer Sammellinse (auch Konvexlinse) kann man das Sonnenlicht so konzentrieren, dass z. B. Papier allein durch das Licht in Flammen aufgeht, daher rühren eigentlich die Begriffe Brennweite und Brennpunkt. Eine Zerstreuungslinse (auch Konkavlinse) hat eine virtuelle (negative) Brennweite. Werden Linsen dicht aufeinanderfolgend kombiniert, addieren sich die Brechkräfte der Einzellinsen unter Berücksichtigung des Vorzeichens für Sammel- bzw. Streulinsen

\frac + \frac = \frac

wobei f₊ und f_- die Brennweiten einer Sammel- bzw.Zerstreuungslinse bezeichnen und f_S die Brennweite des Systems darstellt. Bei verschiedenen optischen Systemen kann die Brennweite nicht direkt aus dem Abstand zwischen Objektiv und Bildebene abgemessen werden. Dabei handelt es sich um Systeme, bei denen der Strahlengang hinter dem Lichteintritt des Objektivs noch einmal aufgefächert wird, z.B. bei Zoom-Objektiven, bei Einsatz einer Barlow-Linse oder bei Spiegelobjektiven in der Bauart Schmidt-Cassegrain oder Maksutov.

Abhängigkeit von der Form

Bei einer sphärischen Linse ist die Brennweite im Zentralbereich eine andere als im Randbereich. Um den Brennweitenunterschied auszugleichen und das Bild scharf zu stellen gibt es mehrere Möglichkeiten. Dazu zählen: Abblenden (nur der mittlere Teil der Linse wird genutzt), Verwendung von Linsenkombinationen, die den Fehler ausgleichen, Verwendung asphärischer Linsen oder Spiegel (z.B. Parabolspiegel).

Abhängigkeit von der Farbe (Wellenlänge)

Glas hat normalerweise für verschiedene Farben eine unterschiedliche Brechkraft. Deshalb ist die Brennweite einer einfachen Linse abhängig von der Farbe und es können Farbsäume oder unscharfe Stellen auf Schwarz-Weiß-Bildern entstehen. Zum Ausgleichen kann man achromatische oder apochromatische Linsenkombinationen aus speziellen Gläsern verwenden.

Brennweitenangaben bei Digitalkameras

Zum Vergleich mit Kleinbildkameras wird bei Digitalkameras zusätzlich oder alternativ zur tatsächlichen Brennweite des Objektivs oft die Brennweite angegeben, die am Kleinbildformat (24mmx36mm) denselben Bildwinkel ergibt. Durch die weite Verbreitung des Kleinbildformats wurde zur Einteilung in Teleobjektiv, Normalobjektiv und Weitwinkel nicht (wie es eigentlich korrekt wäre) der Bildwinkel herangezogen, sondern die Brennweite. Der Bildwinkel ändert sich jedoch, wenn bei gleicher Brennweite die Größe der lichtempfindlichen Fläche (das Aufnahmeformat) geändert wird. Die lichtempfindliche Fläche bei Digitalkameras ist meistens kleiner als das Kleinbildformat, der Bildwinkel ist daher ebenfalls kleiner. Beispiele: :9,7 mm (entspricht 38 mm Kleinbild) :48,5 mm (entspricht 190 mm Kleinbild)
- Funktion: y = 3,92 x
- Umkehrfunktion: x = 0,26 y Siehe: Brennweitenverlängerungsfaktor (auch Crop-Faktor genannt) Kategorie:Geometrische Optik Kategorie:Fototechnik ja:焦点距離

Wechselobjektiv

Als Wechselobjektiv wird ein fotografisches Objektiv bezeichnet, das durch einen Bajonett- oder Schraubverschluss an einem Kameragehäuse befestigt werden kann. Wechselobjektive sind ein Merkmal von Kamerasystemen.

Kategorien

Kamerasystem Kamerasystem Kamerasystem Grob unterteilen lassen sich Wechselobjektive in
- Objektive mit automatischer Scharfeinstellung (Autofokus) und
- Objektive mit manueller Scharfeinstellung. Weiterhin ist zu unterscheiden zwischen:
- Festbrennweiten – bieten nur eine einzige, nicht veränderliche Brennweite, z.B. 35 oder 90 oder 200 mm; möchte man unterschiedliche Brennweiten benutzen, benötigt man mehrere einzelne Festbrennweiten; ermöglichen i.d.R. eine optimale Bildqualität.
- Zoomobjektiven – Objektive mit veränderlicher Brennweite; erlauben beispielsweise die Überbrückung eines Bereiches von 28 bis 200 mm, das heißt vom Weitwinkelbereich bis hinein in den Telebereich ohne Objektivwechsel, ohne einen gesteigerten Ausrüstungsumfang, ohne erhöhte Anschaffungskosten. Dabei müssen jedoch oft Abstriche in Bezug auf die Lichtstärke und die Bildqualität gegenüber den entsprechenden Festbrennweiten in Kauf genommen werden. Eine weitere Unterscheidung von Wechselobjektiven ist möglich nach folgenden Kriterien:
- Brennweite bzw. Brennweitenbereich:
- Fischaugenobjektiv
- Superweitwinkelobjektiv
- Weitwinkelobjektiv
- Normalobjektiv
- Teleobjektiv
- Superteleobjektiv
- Lichtstärke, d.h. der größt- oder kleinstmöglichen Blendenöffnung bzw. maximalen oder minimalen Lichtstärke:
- Lichtstarke Objektive mit Blenden im Bereich von etwa F1:1,2 bis F1:2,8,
- Standardobjektive mit Blenden im Bereich von etwa F1:2,8 bis F1:5,6,
- Lichtschwache Objektive mit Blenden ab etwa F1:5,6.
- Anwendungsgebiet und Verwendungszweck:
- Porträtobjektiv
- Makro-Objektiv u.a.
- Diverse weitere Konstruktions- und Ausstattungsmerkmale wie Autofokus, Innenfokussierung, Integration eines Ultraschall-Motors zur automatischen Fokussierung, einer elektronischen Funktion, die Verwacklungen automatisch ausgleicht (Anti-Shake) usw.
- Autofokus-Objektiv
- Spiegelobjektiv
- Shift-Objektiv
- Tilt-Objektiv u.a. Bei Wechselobjektiven mit herausragenden Konstruktionsmerkmalen oder eng begrenzten Anwendungsgebieten spricht man auch von Spezialobjektiven; Beispiele hierfür sind Makro-Zoomobjektive sowie Shift-Objektive und Tilt-Objektive.

Anbieter

Zu den Herstellern von Wechselobjektiven für Spiegelreflexkameras gehören u.a.:
- Canon (EF-Objektive, FD-Objektive)
- Carl Zeiss (für Contax u.a.)
- Contax (nutzt Carl Zeiss T
- -Objektive)
- Leica (R-Objektive, M-Objektive)
- Minolta (AF-Objektive, M-Objektive, V-Objektive, SR-Objektive)
- Nikon (Nikkor- und AF-Nikkor-Objektive)
- Olympus (Zuiko-Objektive, Four-Thirds-Objektive)
- Pentax (SMC-FA-Objektive, F-Objektive, SMC-A-Objektive, SMC-Objektive)
- Sigma (AF-Objektive für verschiedene Kamera-Bajonette)
- Tamron (AF-Objektive für verschiedene Kamera-Bajonette)
- Tokina (AF-Objektive für verschiedene Kamera-Bajonette) Kategorie:Fototechnik

Fotoapparat

Unter einem Fotoapparat (Fotokamera, Kamera, lat. camera=Kammer) versteht man ein Gerät zur Aufnahme und Speicherung eines einzelnen Bildes (Still) oder einer kurzen Serie von Einzelbildern. Im Gegensatz dazu stehen Filmkameras, deren primärer Zweck im Festhalten von kontinuierlichen Bildfolgen besteht. Die aus der englischen Bezeichnung camera abgeleitete Kurzform cam, wird in abkürzenden Kunstworten, wie z.B. Webcam oder Digicam (für Digitalkamera) verwendet. Insbesondere im Bereich der Digitalkameras und der digitalen Videokameras sind die Übergänge fließend; diverse Kameramodelle beherrschen auch die Aufzeichnung kurzer Videosequenzen, und immer mehr digitale Videokameras unterstützen auch die Einzelbildaufzeichnung.

Geschichte und Entwicklung

Namensgeber für die gesamte Gattung der Kameras ist die Camera Obscura. Diese verfügte noch nicht über chemischen Film zur Bildaufzeichnung und anfänglich auch nur über ein kleines Loch anstelle eines Objektivs. Sie projizierte ihr Bild auf eine Fläche (zum Beispiel in einer begehbaren Kiste), eine Mattscheibe oder Tischplatte und diente der Anfertigung realistischer Zeichnungen. Die hier beschriebene technische Entwicklung des Fotoapparates ging einher mit der Geschichte der Fotografie. Bei den ersten Fotoapparaten, die für die Fotografie konstruiert wurden, handelte es sich um Camerae obscurae aus Holz; sie wurden u.a. von Daguerre und Giroux, aber auch von diversen Optikern verkauft. Historisch verlief die Entwicklung des Fotoapparats aus der Kenntnis des Sonderfalls der Parallelität von Film- (F), Objektiv- (O) und entsprechend auch Schärfeebene (S), der bis heute als Normalkamera gilt. Die flexible Kamerakonstruktion (z. B. Balgen) diente zuerst nur der Entfernungseinstellung. Die erste Ganzmetall-Kamera stellte Voigtländer 1841 vor; noch 1839 konstruierte Carl August von Steinheil das erste nach physikalischen Prinzipien gerechnete Objektiv. Dieses wurde 1840 durch Josef Petzval verbessert, der das Petzvalobjektiv konstruierte; dabei handelte es sich um das erste lichtstarke Objektiv überhaupt: Es verfügte über eine Lichtstärke von 1:3,7, also 16-mal lichtstärker als das Objektiv von Daguerres Kamera. Erst um die Wende zum 20. Jahrhundert wurde das Prinzip der um eine Achse drehenden Ebenen formuliert - 1901 vom französischen Kamerabauer Jules Carpentier (Patentamt London), 1904 (Patentamt London) darauf aufbauend von Theodor Scheimpflug (1865-1911). Der "Scheimpflug", wie heute eine damit arbeitende Einstellung allgemein genannt wird, bedarf mindestens einer schwenkbaren Kameraebene. Die so genannte Fachkamera, die für die Kameraebenen F und O vielfältige Verstellmöglichkeiten bietet, kam als Massenkamera erst Mitte des 20. Jahrhunderts vor allem in Fotostudios in Gebrauch.

Der Scheimpflug

Fotostudio Sind mit einem Apparat gleichzeitige Verstellungen um eine horizontale wie um eine vertikale Achse möglich, ist mit einem so genannten doppelten Scheimpflug der Schärfebereich auch diagonal und beispielsweise von oben ins Bild zu legen (die drei Ebenen F, O und S schneiden sich dann wieder nur in einem Punkt). War es der Grundgedanke des "Scheimpflugs", eine aufzunehmende Motiv-Ebene in den Schärfekeil zu legen und dann für den Schärfebereich nicht mehr die Blende für einen Schärfebereich von vorn bis hinten einstellen zu müssen (Tiefe des Objekts), sondern senkrecht zur Schärfeebene von oben nach unten (Höhe des Objekts), so sind mit dem sog. "doppelten Scheimpflug" auch von oben, unten oder seitlich kommende und dabei diagonal im dreidimensionalen Raum stehende Schärfekeile im Motiv darstellbar (primär Kunstfotografie).

Funktionsweise

Scheimpflug Ein Fotoapparat besteht aus drei Grundbestandteilen: Eine Einrichtung bündelt Licht und projiziert es auf eine Bildebene; bei dieser Einrichtung handelt es sich in der Regel um ein Objektiv, bei Lochkameras wird jedoch nur eine kleine Öffnung in der Vorderseite des Kameragehäuses verwendet. Ein mechanischer oder elektronischer Verschluss steuert die Dauer der Belichtung des Aufnahmemediums. Die Blende steuert den Lichteinlaß. Ein lichtdichtes Gehäuse beherbergt im Inneren das Aufnahmemedium. Das ist bei der klassischen Fotografie ein Film. Bei einer Digitalkamera wird statt des Films ein lichtempfindlicher Halbleiter-Sensor eingesetzt. Üblich sind hierbei so genannte CCD- oder CMOS-Sensoren. Diese Sensoren wandeln das einfallende Licht entsprechend seiner Intensität in elektrische Ladung um. Diese wird nach der Aufnahme über integrierte Schaltungen ausgelesen, analog-digital-gewandelt, codiert (siehe Datenkompression) und abgespeichert. Diese Kameraart zeichnet das Abbild zunächst auf einem Sensor (CCD oder CMOS) auf. Für die Astronomie wurden große, höchstempfindliche CCD-Sensoren entwickelt. Des Weiteren wird das Bild teilweise auch zeilenweise abgetastet (Scan-Techniken Hipparcos, Raumfahrt). Jenseits einer konkreten Bauweise arbeitet der "allgemeine Fotoapparat" (kurz: AF) wie folgt: Drei Ebenen bilden das Grundsystem des allgemeinen Fotoapparats, die (F) Film-, die (O) Objektiv- und die (S) Schärfeebene. Die beiden Kameraebenen F und O sind im AF lichtdicht und dreh- und verschiebbar verbunden. Unter der Vorgabe, dass Parallelen sich im Unendlichen treffen (projektive Geometrie), haben stets alle drei einen gemeinsamen Schnittpunkt im Raum, der von den Lagen von F und O bestimmt wird und - je nach Neigungswinkel zueinander - mehr oder weniger weit vom AF entfernt liegt. Die Ebene S entspringt in diesem Schnittpunkt F-O und verläuft über den scharfgestellen Punkt des Objektivs auf der Objektivachse (nicht senkrecht zur Schärfeebene S). Bild:hennings-photo.de-kamerasys.jpg Ist der Schnittpunkt der beiden Kameraebenen von der Kamera (AF) unendlich weit entfernt, dann tritt der Sonderfall ein, der alle drei Ebenen parallel zueinander ausrichtet (heutige und historische "Normalkamera"). Um den AF mechanisch praktikabel zu machen, bedarf es der Möglichkeit, F und O so einzustellen, dass aus dem Schnittpunkt der beiden Kameraebenen eine Linie analog eines Scharniers generiert wird (durch gemeinsame horizontale oder vertikale Ausrichtung der Kamerastandarten beispielsweise, in denen Film- und Objektivebene eingehängt sind). Nach dieser Ausgangseinstellung können die Ebenen sich während des weiteren Einstellens wieder nur in einem Punkt statt in einer Linie treffen (wenn beide Standarten gegenläufig verdreht werden - z. B. eine vertikal und eine horizontal). Die Schärfeebene S entsteht durch die genaue Projektion eines Punktes im Motiv durch das Objektiv hindurch auf einen Punkt in der Filmebene. Vom Objektiv aus gesehen entsteht in der Kamera ein Strahlenkegel, dessen Spitze sich mit dem Film trifft. Praktisch entsteht dabei ein Schärfekörper; das ist der Schärfebereich (siehe auch: Schärfentiefe). Beim Enden des Strahlenkegels kurz vor oder hinter der Filmebene werden auf ihm Zerstreuungskreise (Z) abgebildet, die vom Auge bis zu einer bestimmten Größe noch als scharf akzeptiert werden und deshalb noch scharf erscheinen. Mit der im Objektiv angeordneten Blende, die den Durchlass für das Licht durch das Objektiv steuert, wird die Größe der Zerstreuungskreise bestimmt: die kleinere Blendenöffnung erzeugt Strahlenkegel mit kleineren Radien und spitzeren Winkeln, die auf den Film fallen, und damit kleinere Zerstreuungskreise, die entsprechend schärfer erscheinen. Der Schärfekörper ist beim AF ein Keil; er beginnt auf der Schärfeebene(!) erst im Abstand des Kameraauszuges (Abstand F zu O) parallel zur Filmebene (unter dem Objektiv). Im Keil reicht die Schärfe bis Unendlich. Im Sonderfall - F und O sind parallel - ergibt sich der Schärfebereich als Schärfequader und nicht als Keil (weil technisch durch den AF begrenzt). Kameraauszug Der Schärfekeil ist in seinem Schnitt (Seitenansicht) durch 1. seinen Nullpunkt (in Skizze: unter dem Objektiv), 2. den Nahpunkt N und 3. den Fernpunkt F der Schärfe auf der Objektivachse definiert; N und F ergeben sich dabei aus der nominellen Entfernungseinstellung der Schärfeebene S und der bestimmten Brennweite des Objektivs. N und F (Nah- und Fernpunkt der Schärfe) ergeben sich auch aus der Kenntnis des Objektivs und der fast genau mittig zwischen ihnen liegenden Schärfeebene S; N und F können deshalb über Berechnungen ermittelt werden (wie z. B. durch die interaktive Tabelle von Striewisch/Kluge; s. u.). Mit den Werten für N, S und F, dem Abstand des Nullpunkts zur Objektivachse (D) und der genormten Größe Z (Zerstreuungskreis je Filmformat) ist der Keil zu berechnen (dazu N, S, F z. B. aus Striewisch/Kluge holen = [http://www.uni-giessen.de/~gk1030/div/Schaerfe.html Interaktiver Schärfentieferechner]; Z für Kleinbildkameras 0,03 mm, für Mittelformatkameras ca. 6 x 7 cm 0,05 mm, für Großformatkameras 9 x 12 cm 0,09 mm bis 0,1 mm und mehr je Bild- bzw. Aufnahmeformat). Wird der Schärfekeil in zwei Hälften gedacht, einmal der Teil vor und einmal der Teil hinter der Schärfeebene, können sich gering abweichende Winkel ergeben. Näherungsweise beträgt der Winkel des Keils vor der Schärfeebene, vom Nahpunkt zur Scharfstellung: : Winkel Altgrad = [ (90 - arctan D/(S - A)) - (90 - arctan D/(N - A)) ], wobei D = Distanz der Objektivachse zum Keilbeginn; S = Schärfeeinstellung auf Objektivachse; A = Kameraauszug; N = Nahpunkt der bestimmten Brennweite auf der Objektivachse. Vereinfacht kann dieser Winkel für den ganzen Schärfekeil verdoppelt werden. Die Distanz auf der Objektivachse vom Nahpunkt des Schärfebereichs zur Schärfeebene ist bei sehr dichter Entfernungseinstellung vor der Kamera etwa so groß wie die von der Schärfeebene zum Fernpunkt, wobei die Verhältnisse sich mit der jeweils länger eingestellten Entfernung ändern - der Abstand der Schärfeebene zum Fernpunkt wächst dann kontinuierlich gegenüber der Entfernung zum Nahpunkt an. Objektive sind Linsensysteme, die mit einer Blende (und oft einem Verschluss) kombiniert sind. Vom gleichen Standort aus, auf der gleichen optischen Achse zeichnen sie alle das gleiche Bild vom Motiv, zeichnen also gleiche Flächen und Winkel bei verschiedenen Bildausschnitten - wie beim Zoom-Objektiv, bei dem verschiedene Brennweiten fließend miteinander verbunden werden. Normalobjektive haben ungefähr die Bilddiagonale als Brennweite. Objektive mit weiterem Betrachtungswinkel (Weitwinkelobjektiv) zeichnen mehr vom Motiv kleiner auf. Objektive mit kleinerem Betrachtungswinkel (Fernobjektiv) zeichnen weniger vom Motiv größer auf. Entsprechend werden die Zerstreuungskreise bei letzteren vergrößert und der Schärfebereich wird kleiner (besonders klein bei Makroaufnahmen). Fernobjektive - mit kleinem Betrachtungswinkel - unterscheiden sich von Teleobjektiven dadurch, dass letztere innerhalb des Linsensystems ein Vergrößerungssystem (Tele-Konverter) enthalten und deshalb in ihrer Baulänge kürzer als ihre Brennweite sind. Bei der Unendlicheinstellung (∞) eines – in seinen Ebenen beweglichen – AF ist nominell der Abstand von F zu O gleich der Brennweite. Dieses Anlagemaß von F zu O ist bei Teleobjektiven kürzer und bei einigen Weitwinkeln etwa länger als die Brennweite. Für Berechnungen, z. B. des Abbildungsmaßstabes, gelten die nominellen Brennweiten. Dichtere Entfernungen zum Motiv als Unendlich scharfzustellen erfordert längere Auszüge der Kamera (für den Maßstab 1:1 ist die doppelte Brennweite nötig). Bei der Aufnahme des Motivs mit gleichem Maßstab kann bis zur Abbildungsgröße m 1:1 in der Praxis näherungsweise bei allen Objektiven bei gleicher Blendenöffnung (und gleichem Bildformat) von gleichen Schärfebereichen ausgegangen werden; bei größeren Maßstäben in den Makrobereich hinein gilt das nicht mehr. Zu berücksichtigen sind u. U. noch die normierten Zerstreuungskreise für die verschiedenen Bildformate (Z), wodurch sich unterschiedliche Blenden für verschiedene Formate ergeben. Da der AF als Balgen- oder Fachkamera keine Skalen für die eingestellte Entfernung hat, sind Abbildungsmaßstäbe, Auszugslängen (F zu O) und weitere Werte mehr in der Praxis zu berechnen. Die sog. Linsengleichung lautet: : 1/f = 1/a´ + 1/ a, dabei ist f = Brennweite; a´ = Kameraauszug; a = Entfernung Motiv zu Objektiv; daraus ergibt sich beispielsweise der Abbildungsmaßstab: : m = Auszugsverlängerung : Brennweite dabei ist die Auszugsverlängerung die Verlängerung des Balgens gegenüber dem Anlagemaß (= Auszug real für Unendlich); Brennweite = nomineller Wert für f.

Bauformen

Fotoapparate können anhand zahlreicher Kriterien unterschieden werden, wie z.B. nach Aufnahmeformat, optischem System, verwendetem Filmtyp oder Einsatzbereich. Eine ausführliche Darstellung aller gängigen Bezeichnungen findet sich in dem separaten Artikel Kamerabauform.

Literatur

- Ansel Adams: Die Kamera, München 2000 (Christian)
- Peter Bauernschmid (Hrsg.), Linhof Präzisions - Systemtechnik GmbH: Image Circle - Ein Lehr- und Bilderbuch für kreative Fachfotografie (München 2002); darin besonders die Texte von Walter E. Schön

Weblinks

- [http://www.uni-giessen.de/~gk1030/div/Schaerfe.html Tom Striewisch, Alexander Kluge: Interaktiver Schärfentieferechner] Kategorie:Fotopraxis Kategorie:Fototechnik ja:カメラ

Fernglas

Ein Fernglas oder Feldstecher, genauer Prismenfernglas, ist ein optisches Gerät, durch das man entfernte Gegenstände vergrößert beobachten kann. Das Fernglas basiert in seiner Bau- und Wirkungsweise auf dem Linsenfernrohr.

Beschreibung

Ferngläser sind meist binokular, d. h. man kann mit beiden Augen gleichzeitig hindurchblicken, und sie enthalten Prismen, die durch Totalreflexion oder Spiegelschichten dafür sorgen, dass das betrachtete Bild seitenrichtig ist und aufrecht steht. Die Leistung wird durch zwei Zahlen angegeben, z. B. 7x50, d. h. 7-fache Vergrößerung und 50 mm Objektiv-Durchmesser. Der Quotient aus Objektivdurchmesser und Vergrößerung bestimmt die Helligkeit des Bildes (je größer, desto heller); siehe Austrittspupille. Meist ist auch das Sehfeld angegeben, entweder in Grad oder als Abschnitt auf 1.000 m Entfernung. Das Sehfeld hängt neben der Vergrößerung auch von der Bauweise der Okulare ab.

Aufbau

Fundamentale Bauformen

Okulare Das rechts dargestellte Glas ist ein Porroprismenglas (nach Ignazio Porro). Man erkennt es an dem versetzten Gehäuse, in dem das Porroprisma den Lichtweg umkehrt. Als zweite Alternative werden Gläser auch als Dachkantprismengläser gebaut. Das Dachkantprisma erlaubt eine schlanke, lineare Bauweise. Allerdings erfordert ein Dachkantprisma höhere Fertigungspräzision. So sind bei vergleichbaren Preisen die Porroprismengläser oft besser. Neuerdings werden auch Gläser mit Hohlspiegeln in der Form eines Schiefspieglers hergestellt. Ein Opernglas ist ein handliches Fernglas mit niedriger Vergrößerung (2-3 fach), das zum Beispiel von Theaterbesuchern verwendet wird. Die Optik ist vom Typ des Galileifernrohrs. Bei Ferngläsern mit hohen Vergrößerungen werden zunehmend elektronische Stabilisatoren eingesetzt, die bei der Beobachtung das sonst störende Händezittern bei der Freihandbeobachtung vermeiden oder Vibrationen an Bord von Schiffen u. ä. unterdrücken. Canon war bei dieser auch aus Camcordern bekannten Technologie Vorreiter mit dem Image Stabilizer (IS)-System. Bei Nikon nennt sich diese Bildstabilisierung StabilEyes. Zeiss verwendet eine aufwändige Konstruktion, die mittels Kardangelenk und einer Wirbelstrombremse rein mechanisch die Bildstabilisierung erreicht. Fuji verwendet Stellmotoren und Beschleunigungssensoren.

Ferngläser mit variabler Vergrößerung

Analog zu einäugigen Fernrohren werden auch Ferngläser mit variabler Vergrößerung („Zoom-Ferngläser“) angeboten. Die besondere Schwierigkeit bei zweiäugigen Ferngläsern besteht hierbei in der Synchronisation der Vergrößerung auf beiden Seiten. Diese erfolgt über eine mechanische Kopplung, meist in Form eines biegsamen Metallstreifens, der in einer Schiene entlang der Okularbrücke (welche auch die synchrone Fokussierung über den Mitteltrieb ermöglicht) stauchungssicher geführt wird. Die Einstellung der Vergrößerung erfolgt zumeist über einen Hebel neben einem der Okulare, der über die erwähnte Kopplung sowie eine Art Schneckengetriebe Linsengruppen in beiden Okularen verschiebt. Gegenüber Ferngläsern mit fester Vergrößerung besitzen Zoom-Ferngläser mehr Linsen und damit, besonders bei preiswerteren Modellen, auch höhere Lichtverluste sowie stärkere störende Farbsäume. Ferner ist das Sehfeld aufgrund der längeren Bauweise des Okulars meist deutlich kleiner.

Leistungs- und Qualitätsbeurteilung

Theoretische Kenngrößen

Aus der Vergrößerung V und dem Objektivdurchmesser D/mm ergibt sich zunächst die Austrittspupille AP und die geometrische Lichtstärke LS des Fernglases gemäß

\mathit=\frac\textrm
LS=\frac\,

Anschaulich ist LS die Fläche der Austrittspupille in Einheiten von π/4 mm². Die Austrittspupille ist das reelle Bild der Öffnung durch das Okular und als heller Lichtkreis vor dem Okular schwebend erkennbar, wenn man das Fernglas in einigem Abstand vom Auge hält. Grundsätzlich gilt also: Je größer die Austrittspupille, umso heller das Bild. Ist AP jedoch größer als die Pupille des menschlichen Auges (ca. 6-8 mm beim dunkeladaptierten jugendlichen Auge), so wird nicht alles Licht genutzt. Auf der anderen Seite wird das Bild bei AP unter 2 mm selbst bei hellem Sonnenschein merklich dunkler und kontrastärmer. Zudem wachsen mit der Vergrößerung die Anforderungen an die Qualität der Optik und damit auch der Preis. Somit liegt die sinnvolle Vergrößerung eines Fernglases mit 50 mm Objektivdurchmesser für die meisten Anwendungen zwischen 7- und 25-fach. Auges Die geeignete Objektivgröße und Vergrößerung hängt vom vorgesehenen Verwendungszweck ab. Als Allround-Fernglas (z. B. für Wanderungen) sind leichte Ferngläser zwischen 7x20 und 10x40 verbreitet, während für hobby-astronomische Zwecke Gläser ab 7x50 oder 10x50 und darüber besser geeignet sind. Für Spezialanwendungen (z. B. professionelle Astronomie oder Ornithologie) gibt es Ferngläser mit Objektivdurchmesser von 100 mm und mehr sowie Vergrößerungen bis zu 80-fach, wofür natürlich ein geeignetes Stativ erforderlich ist. Meist sind diese Ferngläser aus Gewichts- und Kostengründen monokular ausgeführt und werden dann als Spektiv bezeichnet. Ferner ist das Sehfeld bzw. der Sehwinkel von Bedeutung, da es den sichtbaren Ausschnitt aus dem Objekt darstellt. Allgemein gilt: Je höher die Vergrößerung, desto kleiner das Sehfeld. Doch auch die Bauweise hat Einfluss auf die Sehfeldgröße. Ein gutes 10-fach-Großfeldfernglas hat ein Sehfeld von ca. 120 m und mehr auf 1.000 m Entfernung.

Qualität der Optik

Zur Beurteilung der Qualität eines Fernglases schaut man zuerst von vorn in das Glas hinein. Dabei werden Staubablagerungen und Beschlag durch Trübung sichtbar. Anschließend schaut man mit einem gewissen Abstand von hinten durch die Okulare gegen einen hellen Hintergrund und beobachtet die Ausformung der Austrittspupille. Sie sollte rund und gleichmäßig auf beiden Seiten sein. Um die Parallelität zu prüfen schaut man sich mit dem Glas eine weit entfernte senkrechte und waagerechte Grenzlinie an. Dabei schließt man immer kurz die Augen, dabei sieht man ob die Abbildung parallel ist, ehe das Gehirn die Teilbilder übereinander legt. Die abschließende Beurteilung der Abbildungsleistung macht man an einer punktförmigen Lichtquelle, am besten an einem Stern, den man in der Bildmitte betrachtet. Jede Abweichung von der Punktform bedeutet einen Fehler. Wobei man nur bei sehr teuren Gläsern ein sauberes Bild am Stern erwarten darf. Im Randbereich zeigen die meisten Ferngläser ein mehr oder weniger verzerrtes Bild des Sterns. Dies ist eine Folge der optischen Gesetze und auf die Bauart der Okulare zurückzuführen. Bei sehr hohen Vergrößerungen ab ca. 30x, ist die Verwendung teureren Glases mit sehr geringer Dispersion sinnvoll, um Farbsäume durch chromatische Aberration zu vermeiden. Nikon nennt dies z. B. ED-Glas, bei Zeiss heißen sie FL-Gläser.

Hersteller

Ferngläser werden von allen großen Optikunternehmen angeboten. Ein breites Angebot findet sich bei: Canon, Nikon, Olympus, Swarovski, Konica-Minolta, Leica, Zeiss, Bresser, Eschenbach, Fuji, Kowa, Optolyth, Steiner, ML&T u. a.

Zitat

- Sie gab mir ihr Opernglas. Allein, wenn man an die Wirklichkeit der Dinge glaubt, gibt der Gebrauch eines künstlichen Mittels, sie sich zeigen zu lassen, nicht das äquivalente Gefühl ihrer Nähe. – Marcel Proust (Im Schatten der jungen Mädchen, ISBN 3-51857875-8, S. 25)

Weblinks

- [http://www.zeiss.de/C12567A10053133C/allBySubject/ED489A4EF982D04EC12569CE003B9DD9 Ignazio Porro]
- [http://www.orniwelt.de/fernglas.fernglaeser.de/ Die technischen Daten der Ferngläser im einzelnen] Kategorie:Optisches Instrument ja:双眼鏡 th:กล้องสองตา

Retrofokus

Der Begriff Retrofokus bezeichnet eine besondere Bauweise von Objektiven mit kurzer Brennweite. Das Wort Retrofokus beschreibt dabei bereits im Kern die wesentliche Eigenschaft dieser Objektive: es leitet sich ab vom lateinischen retro: rückwärts, zurück und focus: Feuerstätte, Herd, im übertragenen Sinne Brennpunkt. Retrofocus bedeutet übersetzt also: Den Brennpunkt zurücksetzen.

Motivation

Normalerweise entspricht der Abstand zwischen der Hauptebene des Objektivs und der Bildebene gerade der Brennweite. Bei Objektiven mit sehr kurzer Brennweite kann dieser Abstand für bestimmte technische Anwendungen jedoch zu klein werden. Beispielsweise muss bei einer einäugigen Spiegelreflexkamera zwischen Objektiv und Bildebene noch genug Platz für den Schwingspiegel bleiben. Die Retrofokusbauweise erlaubt es, die Baulänge des Objektivs zu vergrößern, ohne die optisch wirksame Länge — also die Brennweite — zu verändern. Für Kleinbild-Spiegelreflexkameras fertigt man aus dem genannten Grund Objektive mit Brennweiten von ca. 35 mm und darunter üblicherweise in Retrofokusbauweise.

Geschichte

Die ersten Retrofokusobjektive (auch: Retroobjektive) wurden 1931 für Farbfilmkameras entwickelt. Hinter dem Objektiv musste bei diesen frühen Kameras genug Platz für einen Farbteiler bleiben. Dadurch wurde der Abstand zwischen Objektiv und Filmebene so groß, dass für kleinere Brennweiten die herkömmlichen Objektive nicht mehr genutzt werden konnten. Bei den ersten Konstruktionen wurde eine Streulinse vor ein vorhandenes Objektiv gesetzt, was die Abbildungsleistung verschlechtert hat. Der Aufbau eines hochwertigen Retrofokusobjektivs ist aufwändig, aber durch moderne Berechnungs- und Herstellungsmethoden beherrschbar. Um auch im Nahbereich eine gute Abbildungsleistung zu erreichen, werden bei hochwertigen Konstruktionen Linsenelemente beim Fokussieren gegeneinander verschoben (floating elements).

Retroobjektiv / Teleobjektiv

Die Retrofokusbauweise ist die Umkehrung der Tele-Bauform von Objektiven: Teleobjektive sind kürzer als ihre Brennweite. Beim Teleobjektiv steht erst eine positive Gruppe (Sammellinse) im Strahlengang, gefolgt von einer negativen Gruppe (Zerstreuungslinse), wodurch die Baulänge kürzer als die Brennweite wird. Bei Retrofokusobjektiven wird die Reihenfolge umgekehrt, wodurch sich die Baulänge vergrößert. Kategorie:Optik Kategorie:Fototechnik

Spiegelreflexkamera

Als Spiegelreflexkamera bezeichnet man eine Bauart für einen Fotoapparat, bei der das Motiv zur Betrachtung vom Objektiv über einen Spiegel umgelenkt auf einer Mattscheibe abgebildet wird. Mattscheibe

Geschichte und Entwicklung

Das Spiegelreflex-Prinzip wird erstmals von Johannes Zahn im Jahr 1686 beschrieben: Durch eine Linse gelangt ein Bild auf einen Spiegel, der das Bild auf eine waagerechte Mattscheibe umlenkt. Die erste Spiegelreflexkamera nach diesem Prinzip wurde 1861 von Thomas Sutton konstruiert. 1893 wurde ein Wechselmagazin für die Spiegelreflexkamera patentiert. Die erste in Deutschland hergestellte Spiegelreflexkamera war die Zeus-Spiegel-Kamera und stammte aus dem Werk von Richard Hüttig in Dresden. Die erste in Großserie hergestellte SLR (Single Lens Reflex) war die EXA, gefertigt bei Ihagee in Dresden. Ebenfalls von dieser Firma stammte die erste Kleinbild-Spiegelreflexkamera der Welt, die 'Kine-Exakta', vorgestellt auf der Leipziger Frühjahrsmesse 1936. Ihr Konstrukteur war Karl Nüchterlein(1904-1944). Ihagee

Funktionsweise

Bei einer Spiegelreflexkamera gelangt das Licht durch die Linse des Objektivs (1) und wird dann vom Schwingspiegel reflektiert (2) und auf die Mattscheibe projiziert (5). Mit einer Sammellinse (6) und durch die Reflexion innerhalb des Pentaprismas (7) wird das Bild schließlich im Sucher (8) sichtbar. Es gibt auch Spiegelreflexkameras, die anstelle eines Prismensuchers mit Pentaprisma (7) einen Lichtschachtsucher verwenden. Während einer Aufnahme klappt (bei der Einäugigen Spiegelreflexkamera) der Spiegel nach oben (im Bild durch einen Pfeil gekennzeichnet) und der Verschluss (3) öffnet sich; das Bild wird dann nicht mehr in das Pentaprisma umgelenkt, sondern gelangt auf die Filmebene (4) bzw. den Film. Bei einigen Sonderkonstruktionen wird anstelle des Schwingspiegels ein fest montierter, teildurchlässiger Spiegel verwendet, der bei motorbetriebenen Kameras erheblich schnellere Aufnahmefolgen erlaubt, allerdings auch ein dunkleres Sucherbild liefert und natürlich weniger Licht zum Film durchläßt.

Typen

Grundsätzlich werden zwei Typen von Spiegelreflexkameras unterschieden: ein- und zweiäugige Spiegelreflexkameras.

Zweiäugige Spiegelreflexkamera

Die zweiäugige Spiegelreflexkamera (engl. Twin lens reflex, TLR) besitzt an ihrer Vorderseite immer zwei Objektive gleicher Brennweite. Hier wird durch das erste (untere) Objektiv der Film belichtet. Dieses Aufnahmeobjektiv hat immer einen Zentralverschluss. Das zweite (obere) Objektiv projiziert über einen Spiegel ein seitenverkehrtes Abbild auf eine Mattscheibe. Über den Entfernungseinstellungsmechanismus werden beide Objektive parallel bewegt, so dass über die Mattscheibe scharf gestellt werden kann. Typische Vertreter sind Rolleiflex und Mamyia C, wobei nur noch die Rolleiflex hergestellt wird (in zwei Varianten für Mittelformat und einer für Minox-Kleinstbildformat). Dieser Kameratyp hat eine Reihe von Vorteilen:
- das Sucherbild ist immer sichtbar und wird nicht von der Arbeitsblende abgedunkelt;
- das Aufnahmegeräusch ist extrem leise und
- die Auslösung des Kameraverschlusses bewirkt praktisch keine Erschütterungen. Dem stehen einige Nachteile gegenüber:
- aufwändige Objektive werden aus Kostengründen nicht realisiert, da sie doppelt erforderlich wären;
- es entsteht ein Parallaxenfehler, der besonders bei Nah- oder Makroaufnahmen bemerkbar ist, da die optischen Achsen der beiden Objektive gegeneinander verschoben sind. Heute spielen zweiäugige Kameras nur noch für Nostalgiker und Sammler eine Rolle, in der praktischen Fotografie haben sich Einäugige Spiegelreflexkameras durchgesetzt.

Einäugige Spiegelreflexkamera

Parallaxe Die einäugige Spiegelreflexkamera (engl. Single lens reflex, SLR) besitzt einen klappbaren Spiegel (Rückschwingspiegel) und meist ein Pentaprisma, seltener einen Lichtschacht, über der Mattscheibe als Sucher. Vor und nach der Aufnahme wird das Bild über den Spiegel auf die Mattscheibe projiziert und kann über das Pentaprisma seitenrichtig und aufrecht betrachtet werden. Erst im Moment der Aufnahme wird der Spiegel hoch- oder zur Seite geklappt, so dass er sich nicht mehr im Weg zur Filmebene befindet und der Film belichtet werden kann, wenn der Verschluss ausgelöst wird. Verschluss Der Hauptvorteil der einäugigen Spiegelreflexkamera liegt in der Möglichkeit, Wechselobjektive (z.B. Weitwinkel- und Teleobjektive) verwenden zu können. Der Verschluss ist in den meisten Fällen ein Schlitzverschluss, der direkt vor der Filmebene liegt, damit die Austauschbarkeit der Objektive gewährleistet ist. Ausnahmen im Bereich der Mittelformatkameras ( z.B. Hasselblad ) nutzen eine Kombination aus Schlitzverschluss und Zentralverschluss, der im Objektiv enthalten ist. Bedingt durch den Schwingspiegel gibt es einen recht großen Mindestabstand zwischen der Filmebene und der hintersten Linse des Objektivs. Bei kurzen Brennweiten (bei Kleinbild unterhalb ca. 40 mm) wird daher die Retrofokus Bauweise eingesetzt, durch die die Objektive aufwändiger und teurer werden. Auch die Abbildungsqualität kann unter den zusätzlichen Linsenelementen leiden. Retrofokus Da bei abgedunkelter Blende eine Bildbeurteilung auf der Mattscheibe nur erschwert möglich ist, wurde die Offenblendenmessung entwickelt, mit der die am Objektiv vorgewählte Arbeitsblende erst kurz vor der Auslösung des Verschlusses automatisch eingestellt wird. Während der Lichtmessung wird die Korrektur der Blende über eine spezielle Elektronik auf den Belichtungsmesser im Gehäuse übertragen oder es erfolgt eine Messung mit Arbeitsblende. Zur Beurteilung der Schärfentiefe kann die Blende bei einigen Geräten manuell auf den Arbeitsblendenwert geschlossen werden. Zur Beurteilung der Entfernungseinstellung ist dagegen die Offenblende optimal, da bei ihr die Schärfentiefe minimal ist. Offenblende Im Kleinbildformat 24x36 mm sind nur einäugige Spiegelreflexkameras gebräuchlich, im Mittelformat ab 45x60 mm haben sie die zweiäugigen weitgehend trotz ihrer deutlich höheren Preise verdrängt, weil sie hier vorwiegend im Profibereich eingesetzt werden und sowohl die fehlende Parallaxe als auch die freiere Objektiv- und Zubehörauswahl entscheidend ist. Beispiele für einäugige Spiegelreflexkameras:
- Minolta: 7000, 9000, Dynax 9xi, Dynax 9
- Nikon: F
- Kiev 66 / Kiev 80
- Pentacon SIX

Digitale Spiegelreflexkameras

Digitale Spiegelreflexkameras decken das obere Preissegment der Digitalkameras ab und wurden anfänglich meist von Berufsfotografen verwendet. Sie werden auch als DSLR (Digitale SLR) bezeichnet. Canon stellte im September 2003 eine digitale Spiegelreflexkamera (EOS 300D) mit Wechselobjektiv für circa 1100 Euro vor, Nikon folgte im März 2004 mit der D70, die etwas über dem Preisniveau der 300D lag und dafür mehr Funktionsumfang bot. Pentax baut im selben Jahr die handliche istDS, auf deren Größe Anfang 2005 Canon mit der 350D ansetzt. DSLRs sind ihren analogen Pendants vom Aufbau her sehr ähnlich, doch statt eines Films beherbergen sie einen Bildsensor (CCD oder CMOS-Element), auf den das Licht fällt, nachdem der Spiegel hochklappt. Durch das eingebaute Display ist ein sofortiges Betrachten der Fotos möglich, wodurch eine missratene oder fehlbelichtete Aufnahme - im Rahmen der Möglichkeiten, die die Qualität des Displays zulässt - sofort erkannt werden kann. Der Markt der DSLRs hat im Gegensatz zu dem für herkömmliche (kompakte) Digitalkameras auch 2005 noch sehr große Wachstumsaussichten, und so bietet inzwischen fast jeder große Kamerahersteller seine eigenen Modelle an. Wie bei den analogen Spiegelreflexkameras verwenden die Hersteller auch hier ihre eigenen Objektivsysteme, weshalb sich DSLR-Benutzer auf eine Marke und damit auf ein System festlegen müssen. Meistens können jedoch bereits vorhandene Objektive eines Herstellers auch an dessen DSLR verwendet werden, was den Umstieg für Besitzer analoger SLRs besonders interessant macht. Hauptvorteil der DSLR im Vergleich zu ihren analogen Pendants ist die direkte Verfügbarkeit der Bilddaten, weshalb z.B. im Pressebereich auf die aufwändige und kostspielige Entwicklung von Filmmaterial verzichtet werden kann. Gegenüber den weit verbreiteten kompakten Digitalkameras haben DSLRs drei wichtige Vorteile:
- Man kann die Objektive auswechseln und somit einen extrem großen Brennweitenbereich abdecken. Objektive sind für Brennweiten von ca. 10 mm bis über 1000 mm erhältlich. An einer Kompaktkamera mit einem einzigen Objektiv entspräche das einem 60-fach Zoom.
- Die verwendeten Sensoren sind deutlich größer als die der Kompaktkameras und dadurch lichtempfindlicher und rauschärmer. Selbst die für DSLR-Verhältnisse "kleinen" Sensoren, welche nur halb so groß wie das Kleinbildformat sind, sind noch deutlich größer als die Sensoren der günstigen Kompaktkameras. Vergleicht man das Rauschverhalten und die Lichtempfindlichkeit verschiedener DSLR-Sensoren untereinander, so muss man bedenken, dass hier weniger die Sensorgröße, als vielmehr die verwendete Herstellungstechnologie und das Chipdesign ausschlaggebend sind.
- Durch einen größeren Abbildungsmaßstab (bei gleicher Brennweite wird ein größerer Ausschnitt abgebildet: fälschlich "Brennweitenverlängerungsfaktor") können Bilder mit einer wesentlich geringeren Schärfentiefe fotografiert werden, wodurch man beispielsweise den Vorder- vom Hintergrund abgrenzen kann. Dennoch sehen manche Fotografen DSLRs nur als eine Kompromisslösung an, etwa weil bei den meisten Modellen konstruktionsbedingt keine Live-Vorschau des Bildes auf dem Display möglich ist. Andererseits entspricht das parallaxenfreie Sucherbild ohnehin der späteren Aufnahme. Insbesondere die Schärfe und die Schärfentiefe lassen sich im Sucher viel besser als am meist niedrig auflösenden Vorschau-Display beurteilen. Die Produktvielfalt auf dem heiß umkämpften Markt macht die Entscheidung für Neueinsteiger oder Umsteiger nicht gerade leicht. Während Pentax mit istD und istDs sehr kompakte DSLR-Kameras herstellt, bietet die Dynax 7D von Konica Minolta eine Anti-Verwacklungs-Technik namens Anti-Shake an. Andere DSLRs warten mit professionellen, spritzwasserdichten Gehäusen (z.B. Olympus E-1) oder besonders hoher Bildfrequenz für den Presseeinsatz (Canon 1D/1D Mark II, Nikon D2H/D2X) auf. Dagegen versucht Fujifilms S3Pro, mögliche Käufer mit einem erhöhten Kontrastumfang zu überzeugen. Während die meisten DSLR über einen Sensor verfügen, welcher kleiner als das verbreite Kleinbildformat sind, bieten Canon (5D/1Ds/1Ds Mark II) und Kodak (DCS SLR, Produktion mittlerweile eingestellt) auch DSLRs mit Sensoren in diesem größeren Format an, welche als "Vollformat" bezeichnet werden. Der Markt ist lebhaft, es erscheinen jedes Jahr neue Modelle.

Siehe auch

Fotoapparat, Digitalfotografie, Portal:Fotografie, Canon EOS Digitalkameras

Weblinks

- [http://www.kefk.net/Fotografie/Kameras/index.asp Systematische Übersicht zu fotografischen Kameras] (Sortierung nach Kamerabauform und Hersteller)]
- [http://www.digislr.de Spezielle Übersicht über digitale Spiegelreflexkameras] Kategorie:Fototechnik ja:一眼レフカメラ

Kleinbildformat

35-mm-Film (Kleinbildfilm) wurde ursprünglich ausschließlich für das Einfangen von Bewegtbildern (Kinofilme) verwendet und wurde erst später als praktisches Fotoformat entdeckt. So entstand die Kleinbildfotografie, die sich vor allem auf dem Sektor der Reportagefotografie schnell etablierte; es handelt sich dabei um das derzeit am meisten verwendete Filmformat in der Fotografie (Stand 2004) in der Konfektionierung als 135er.

Aufbau

Ähnlich wie bei Rollfilm wird der Filmstreifen auf einer (Metall-) Spule aufgewickelt und in einer Patrone verpackt; aus der Patrone ragt bei einem frischen Film durch eine Lichtdichtung die sogenannte Filmzunge heraus. Die Filmpatrone wird direkt in die Kleinbildkamera eingelegt. Früher war das Einfädeln der Filmzunge auf die Aufwickelspule der Kamera eine je nach Fabrikat mehr oder weniger diffizile Angelegenheit, heute erledigen Kleinbildkameras mit motorischem Filmtransport meist auch das Einfädeln automatisch. Separate wechselbare Filmmagazine, wie sie bei Mittelformatsystemkameras üblich sind, gibt es nur in Ausnahmefällen (beispielsweise bei Rollei). Einige Hersteller bieten jedoch für einige wenige professionelle Spiegelreflexkameras sogenannte Langfilmmagazine mit einem Vorrat von 100 oder gar 250 Bildern an (z.B. Nikon und Minolta), die anstelle der normalen Kamerarückwand angesetzt werden. Der Filmstreifen muss nach erfolgter Belichtung in die Patrone zurückgespult werden, damit er bei der Entnahme aus der Filmkammer nicht dem Umgebungslicht ausgesetzt wird; ein Filmwechsel zwischendurch ist zwar möglich, aber relativ aufwendig. Zum Rückspulen muß man einen oder mehrere Entsperrhebel (meist an der Gehäuseunterseite) betätigen, damit die für den Vortrieb üblicherweise verantwortliche Stachelwalze bis zur nächsten Belichtung (auf dem neuen Film) auskuppelt. Beim Rückspulen verschwindet die Filmzunge üblicherweise ganz in der Patrone, was eine erneute Verwendung bereits belichteter Filme verhindern soll, aber auch ein höheres Risko für in die Patrone einfallendes Streulicht in sich birgt, da der Film das Patronenmaul nicht mehr so dicht verschließt. Eine versehentlich eingezogene Filmzunge kann man nur mit einem Filmrückholer wieder herausziehen. Bei modernen Spiegelreflexkameras (SLR, Single Lens Reflex) mit automatischem Filmtransport kann man oft im Rahmen von speziellen Benutzereinstellungen festlegen, ob nach der letzten Belichtung der Film automatisch zurückgespult werden oder ob der Vorgang auch bei Erreichen des Filmendes ausschließlich manuell durch Tastendruck ausgelöst werden soll. In diesem Kontext kann man meist auch definieren, ob die Filmzunge generell in die Patrone zurückgespult werden darf oder nicht, oder ob dies nur bei manuell ausgelöster Rückspulung geschehen soll. Auch wenn sich an diesem Grundprinzip nichts ändert, so bieten einige Hersteller in diesem Zusammenhang erwähnenswerte Sonderfunktionen an: So wird bei einigen modernen SLRs (z.B. von Canon und Hasselblad) der Film direkt nach dem Einlegen auf das letzte Bild vorgespult und dann nach jeder Aufnahme sukzessive zurück in die Patrone gezogen. Der Vorteil ist, dass damit für die Kamera die Länge des Films bereits nach dem Einlegen exakt feststeht (und z.B. eine Restbildanzeige auch ohne DX-Code ermöglicht), dass alle bereits belichteten Aufnahmen in der Patrone sicher vor versehentlichem Öffnen der Rückwand sind und daß das unangenehme Rückspulgeräusch womöglich unerwartet mitten in einer diskreten Aufnahme-Session entfällt. Minolta bietet stattdessen bei einigen neueren Spiegelreflexkameras wie der Dynax 9 eine sog. Mid-Reload-Funktion an, mit der man den Film jederzeit in die Patrone zurückspulen und z.B. nach einem erfolgten Filmwechsel bildstandsgenau auf die alte Bildposition zurückspulen kann - mit einer Wiederholgenauigkeit von weniger als einem Millimeter. Die Dynax 7 verknüpft diese Funktion gar mit einer Möglichkeit, Mehrfachbelichtungen komfortabel über den gesamten Film verteilt vornehmen zu können; und die Rückwand wird durch eine automatische Verriegelung vor versehentlichem Öffnen vor dem Rückspulen des Films gesichert. Auch bei der Verwendung von Langfilmmagazinen weicht das Prozedere teilweise vom normalen, oben skizzierten Vorgang ab, indem die Rückspulung des Films in der Regel entfällt. So wird der Film z.B. beim Minolta EB-90 direkt aus einer befüllten Spezialpatrone in eine identische Leerpatrone eingespult, die zwar grundsätzlich auch einzeln entnehmbar sind, aber für einen noch schnelleren Filmwechsel in einem speziellen Doppeleinsatz verbleiben können, den man während der Foto-Session einfach gegen einen vorbereiteten weiteren Doppeleinsatz austauscht.

Konfektionierung

Patronen mit Rückspulung

Ein 35er-Film ist erhältlich als Schwarzweiß-, Farbnegativ- und Farbpositivfilm (Diafilm) für Tageslichtaufnahmen; für spezielle Anwendungen existiert daneben noch Kunstlichtfilm, der bei Kunstlicht mit höherer Farbtemperatur eine farbrichtige Wiedergabe ermöglicht, sowie Infrarotfilm für die Infrarotfotografie, der für die infraroten Anteile des elektromagnetischen Spektrums sensibilisiert ist. Handelsübliche Konfektionierungen sind unter anderem 12, 24 und 36 Bilder (ca. 1,6 m). Einige Filme mit besonders dünnem Schichtträger (wie z.B. den Ilford HP5 oder den Kodak Technical Pan) gab es zeitweise auch mit 72 Bildern pro Patrone zu kaufen.

Kinofilm

Handelsübliche Konfektionierungen sind für die Filmkamera 122 m (= 400 ft./entsprechend etwa 4 Min.), 305 m (= 1000 ft./entsprechend etwa 11 Min.) 24 Bilder entsprechen dabei 1 Sekunde Film, 36 Bilder 1,5 Sekunden. 1000 m Film haben eine Lauflänge von ca. 36½ Min.

Meterware

Als Sonderform ist Kleinbildfilm als Meterware (z.B. mit 17 oder 30,5 Metern) erhältlich, die selbst konfektioniert (in die Filmpatrone eingespult) werden müssen (beispielsweise für Überwachungskameras oder Spiegelreflexkameras mit speziellen Langfilmmagazinen).

Agfa Rapid

Agfa Rapid war ein System auf normalem Kleinbildfilm in einer speziellen Kasette, die mit der üblichen Kleinbildfilm-Kasette nicht kompatibel war. Dabei wurde der Film in der Kamera von der einen Filmpatrone in die andere gezogen.

SL-System

Auch beim SL-System (Schnelladesystem), das in der DDR entwickelt wurde, wurde der Film von der einen Filmpatrone innerhalb der Kamera in eine zweite Patrone gezogen. Rückspulen war nicht erforderlich. Für das SL-System gab es spezielle Kameras. Das SL-System ist seit dem Ende der DDR nicht mehr erhältlich.

Aufnahmeformat

Das typische Aufnahmeformat (Bildformat) bei Kleinbildfilm ist 24 × 36 mm, es gibt jedoch auch einige Sonderformen:
- Halbformatkameras verwenden 35-mm-Film im Format 18 × 24 mm; dieses Format entspricht dem ursprünglich verwendeten 35-mm-Kinofilm (Bildanzahl: 24, 48, 72);
- Panoramakameras verwenden 35-mm-Film beispielsweise mit dem Format 24 × 56 mm, oder 24 × 58 mm (Kamera HORIZON 202), oder 24 × 65 mm (beispielsweise Hasselblad XPan, oder "NOBLEX 135");
- Einige russische/ukrainische Kleinbild-Spiegelreflexkameras benutzen ein geringfügig größeres Filmformat, wahrscheinlich mit 25x36mm (was sich z.B. in der Existenz des Peleng Zirkular-Fisheyes widerspiegelt, das einen etwas größeren Bildkreis ausleuchtet).
- Stereokameras, die zwei Bilder mit leicht unterschiedlicher Perspektive auf einmal schießen, verwenden teilweise andere Formate wie 24 x 28 oder 24 x 24 mm auf Kleinbildfilm.

Geschichte und Entwicklung

Der 35 mm breite, für den Filmtransport mit einer doppelseitigen Perforation versehene Filmstreifen wurde 1889 von Thomas Alva Edison eingeführt. Seither ist es das meistbenutzte Aufnahme- und Projektionsformat für Kinofilme (Stand 2004). Anfang des 20. Jahrhunderts gab es verschiedene Versuche, Fotokameras für die Verwendung des perforierten Kinofilms mit 35 mm Breite zu konstruieren. Oskar Barnack entwickelte dann 1913 für Leitz den ersten Prototyp eines solchen Fotoapparates, ("Ur-Leica"). Der ursprüngliche Zweck des Apparates war es, kurze Filmstreifen unabhängig von der großen Filmkamera zu belichten, um die Ausleuchtung einer Szene vor dem Dreh überprüfen zu können (Standfotos). Das Kleinbildformat von 24 × 36 mm ergab sich damals aus der Verdopplung des Stummfilm Kinoformats (18 × 24 mm). Mit diesem Format wurden Fotoapparate erstmals kompakt genug, um mühelos überall hin mitgenommen zu werden. Die Reportagefotografie erhielt so entscheidende Impulse.

Siehe auch

- 80-mm-Film
- 70-mm-Film
- 16-mm-Film
- 8-mm-Film Normal8, Super8
- Film (Foto)
- Kinetoskop

Bekannte Filmhersteller

- Kodak,
- Fujifilm,
- Agfa,
- Ilford
- Polaroid

Weblinks

- http://www.sci.fi/~animato/filmhist/filmhist.html Historische Filmformate (englisch) Kategorie:Filmtechnik Kategorie:Fototechnik

Mittelformat

Als Mittelformat bezeichnet man in der Fotografie # ein Aufnahmeformat mit klassischen Formaten wie 4,5×6 cm, 6×6 cm, 6×7 cm, 6×8 cm, 6×9 cm und Panoramafotos 6×17 cm sowie # ein fotografisches System, das in der Regel Rollfilme und spezielle Mittelformatkameras einsetzt.

Bedeutung

Das Mittelformat ist nach wie vor im Bereich der anspruchsvollen Amateure und Profis ein beliebtes Format, da es auf Grund der Negativgröße gegenüber dem Kleinbildformat weitaus bessere Ergebnisse liefert, aber gegenüber dem Großformat noch flexibel einsetzbar bleibt. Die höhere erzielbare Bildqualität liegt zum einen in den in der Regel höherwertigen Systemkomponenten begründet, vor allem müssen jedoch Mittelformatnegative aufgrund ihrer größeren Abmessungen weniger stark vergrößert werden.

Aufnahmeformate

Kleinstes Mittelformat 4,5×6 cm: Kleinstes Mittelformat 4,5×6 cm. Klassisches Mittelformat 6×6 cm: Klassisches Mittelformat 6×6 cm. Rechteckiges Mittelformat 6×7 cm: Rechteckiges Mittelformat 6×7 cm. System der Rollfilme. Der B2-Normalfilm wurde 1932 standardisiert auf acht Aufnahmen 6×9 cm (B2-8); zuvor hatte der B2-Film in Deutschland nur sechs (B2-6) bzw. bei der "Kurzspule" nur vier Aufnahmen (B2-4). Die deutschen Bezeichnungen waren bis ca. 1960 in Benutzung. Mittelformatfilm wird konfektioniert als Rollfilm.

Geschichte und Entwicklung

Als "Kleinbild" galt um 1908 das Format 4,5×6 cm, ein heutiges Mittelformat. In den 1920er und 1930er Jahren waren noch diverse andere Mittelformat-Varianten verbreitet wie 6,5×9 cm oder 4×6,5 cm Boxkameras verwendeten die Aufnahmeformate 6,5x11 cm, 6×9 cm (2 1/4×3 1/4 Zoll), 5×7,5 cm, 4,5×6 cm (Halbierung von 6×9 cm), 3×4 cm (Halbierung des Formats 4×6,5 cm auf Film 127) Der erste industriell gefertige Fotoapparat, die berühmte Kodak Nr. 1 (You press the button, we do the rest), zeichnete runde (!) Bilder mit einem Durchmesser von 65 mm auf. Das Mittelformat war bis Ende der 1950er Jahre noch sehr stark verbreitet; in dieser Zeit hatte sich die Kleinbildfotografie noch nicht durchgesetzt, entsprechende Kompaktkameras gab es noch nicht und die Boxkameras mit Mittelformat-Rollfilm dominierten. Heute wird das Mittelformat nur noch von engagierten Fotoamateuren und in der professionellen Fotografie eingesetzt. Kategorie:Fototechnik th:กล้องกลาง

Digitalkamera

Ein digitaler Fotoapparat, auch Digitalkamera genannt, ist ein Fotoapparat, bei dem das Aufnahmemedium Film durch einen elektronischen Bildwandler (Sensor) und ein digitales Speichermedium ersetzt wurde.

Funktionsweise

Das fotografische Bild entsteht in einer Digitalkamera in folgenden Schritten: # Scharfstellung des Bildes # Abschätzen einer sinnvollen Belichtungszeit und Blende # optische Projektion durch das Objektiv; # optische Filterung durch Infrarot- und RGB-Filter; # Wandlung der Lichtintensitäten in analoge elektrische Signale in diskreten Elementen (Diskretisierung); # Digitalisierung der Signale durch Analog-Digital-Wandlung (Quantisierung); # Bildverarbeitung der Bilddatei: ## Farb-Rekonstruktion ## Umrechnung von Spannungen in Helligkeiten ## Rauschfilterung ## Entfernen bekannter Fehler des Bildaufnahmesystems (defekte Pixel, Übersprechen, Nachschärfen, Randabschattung, Verzeichnung) # Komprimierung der Bilddatei; # Speicherung der Bilddatei. Bei einer Digitalkamera gelangt das Licht durch eine Linse, welche das Bild auf den Sensor wirft, in das Kameragehäuse. Vor dem Sensor durchläuft das Licht einen Infrarot- sowie anschließend einen RGB-Filter. Erst dann gelangt das Licht auf den Sensor, der die Helligkeit des einfallenden Lichts misst; die Photonen des Lichtes setzen Elektronen frei, deren Anzahl proportional zur Lichtintensität ist. Die Höhe der Spannung entspricht der Helligkeit des einzelnen Bildpunktes, Lichtsignale werden also in elektrische Signale umgewandelt; dieser Prozess ersetzt funktional den Film. Bis zu diesem Punkt der Bildverarbeitung handelt es sich also um einen vollständig analogen Prozess. Die Digitalisierung erfolgt im A/D-Wandler, an den die analogen Signale aus dem CCD- bzw. CMOS-Sensor weitergereicht werden; dabei stellt eine CCD-Zelle in der Regel einen Pixel dar, deren Farbwert einzeln an den Wandler übertragen wird. Der A/D-Wandler führt eine Bildwandlung durch, die aus den Schritten Diskretisierung und Quantisierung besteht. Die Diskretisierung bezeichnet die Bilderzerlegung in diskrete Einheiten. Da bei Kameras, die nach dem RGB-System arbeiten pro Pixel drei Farbwerte gespeichert werden müssen, findet eine Farbinterpolation statt. Dabei werden die zwei nicht registrierten Farbwerte aus den Werten der umliegenden Zellen interpoliert, das heißt nach einer Regel "geraten" (educated guess). Generell ist die Farbinterpolation eine Mittelwertbildung. Anschließend erfolgt die Kompression zur Reduktion des Datenvolumens, wenn das Bild im JPEG- oder komprimierten TIFF-Datenformat gespeichert wird; inwieweit Rohdaten (Raw-Format) komprimiert werden, hängt vom proprietären Format des jeweiligen Herstellers ab. Die digitale Bilddatei wird digital gespeichert und kann verlustfrei dupliziert und weiterverarbeitet werden. Die Digitalkamera verfügt über eine Schnittstelle, mit der die Bilder an andere digitale Geräte wie Computer sowie autarke Massenspeicher und Drucker übertragen werden können. Die digitale Bildbearbeitung ermöglicht es, die Bilder auf einem Personal Computer zu korrigieren oder zu verändern.

Bildwandlung

Wie bei einer Analogkamera wird das einfallende Licht mit einem Objektiv gesammelt und auf die Filmebene, in diesem Fall den Sensor, scharfgestellt (fokussiert). Der Sensor ist ein elektronisches Bauelement, das in der Regel eine deutlich kleinere Fläche hat als ein Bild auf analogem 35-mm-Film einer Kleinbildkamera; nur höherwertige Digitalkameras verfügen über einen Sensor in Größe des APS-C-Negativs oder sogar über einen Vollformatsensor. Es werden grundsätzlich zwei Sensortypen unterschieden: Flächensensor und Zeilensensor. Beim Flächensensor registriert der CCD entweder gleichzeitig die drei Grundfarben (One-shot-Kameras), oder nacheinander (Three-Shot-Kameras). Es existieren im Wesentlichen zwei verschiedene marktgängige Flächensensor-Typen, der CCD-Sensor (die meisten Digitalkameras von Sony, Nikon, Konica Minolta, Pentax, Olympus usw.) mit der Variante des Super-CCD-Sensor (nur Fujifilm) sowie der CMOS-Sensor. Eine Sonderstellung nimmt der Foveon-Sensor ein, der in Sigma-Kameras zum Einsatz kommt. Dabei handelt es sich um einen dreischichtigen Sensor, der rotes, grünes und blaues Licht mit jedem Sensorelement aufzeichnet. Dem interessanten Prinzip zum Trotz hat auch die zweite Generation nicht zum durchschlagenden Erfolg geführt. Zeilensensoren werden in Scannerkameras eingesetzt, die nach dem Scannerprinzip funktionieren, das heißt sie arbeiten ähnlich wie ein Flachbettscanner und tasten das Bild zeilenweise ab.

Bildverarbeitung

In einem digitalen Fotoapparat führt die Elektronik eine Reihe bildverändernder Verarbeitung vor, während und nach der Aufnahme durch; diese werden unter dem Begriff der Bildverarbeitung zusammengefasst. Diese ist zu unterscheiden von der Bildbearbeitung, die an der fertiggestellten Aufnahme durchgeführt wird. Die Digitalkamera beeinflusst durch den Weißabgleich – wie auch die Videokamera – die Farbtreue bei Tageslicht oder Kunstlicht. Die Homogenität, das heißt gleichmäßige Schärfe und Helligkeit über das gesamte Bild insbesondere am Bildrand, ist abhängig von der Optik und muss bei Abbildungsfehlern durch die kamerainterne Software ausgeglichen werden. Die Qualität der kamerainternen Elektronik entscheidet auch über die Signaldynamik, das heißt die von der Kamera unterscheidbaren Helligkeitsstufen, sowie den Kontrastumfang des digitalen Bildes. Die Kameraelektronik beeinflusst auch die Bildreinheit bzw. den Grad an Bildfehlern, die sich beispielsweise als Rauschen oder Artefakte zeigen. Bei Kameras mit einer Auflösung von drei Megapixeln und mehr lassen sich CCD-Fehler nicht mehr vermeiden: Einzelne Zellen arbeiten möglicherweise überhaupt nicht, andere arbeiten dagegen mit unterschiedlicher Empfindlichkeit usw. Solche "Aussetzer" müssen ebenso wie das besonders bei Nachtaufnahmen auftretende Bildrauschen von der Kamera-Elektronik ausgeglichen werden. Zur Verbesserung der subjektiven Bildwirkung führt die Kameraelektronik darüber hinaus noch diverse Optimierungen durch. Dazu zählen beispielsweise:
- Scharfzeichnung: Erkennen und Verstärken von Übergängen im Bild;
- Kontrastanhebung: Anhebung des Kontrasts im Bild;
- Farbsättigung: Erhöhen der Farbsättigung; Bevor ein Foto ausgelöst wird, wird der Autofokus in Gang gesetzt, der die Scharfeinstellung übernimmt. Auch wenn mehrere Fotos vom gleichen Objekt gemacht werden, muss jeweils eine Scharfeinstellung erfolgen. Bei einigen Kameras kann der Autofokus abgestellt werden. Einen Schärfe-Einstellring sucht man bei den meisten Digitalkameras allerdings vergeblich. Lediglich über eine Menüstruktur kann eine manuelle Scharfeinstellung in Stufen erreicht werden, was die Einsatzmöglichkeiten von Digitalkameras begrenzt, zumal die manuelle Scharfeinstellung nur bei Spiegelreflexkameras zuverlässig funktioniert. Auch wenn der Autofokus abgeschaltet wird, findet vor dem Auslösen in der Kameraelektronik noch ein Weißabgleich statt. Und weil das nicht reicht, findet auch noch ein Schwarzabgleich statt (um das elektronische Rauschen des Sensors und Fehlerpixel auszufiltern).

Optisches System

Bildrauschen Durch die gegenüber einer Kleinbildkamera kleinere Bildfläche des Sensors ergeben sich für gleiche Bildwinkel andere Brennweiten für die Objektive; dies wird teilweise fälschlicherweise als Brennweitenverlängerung bzw. Brennweitenverlängerungsfaktor bezeichnet, obwohl sich die Brennweite des Objektives natürlich nicht ändern. Um die Objektive weiterhin auf einfache Weise mit dem herkömmlichen Kleinbildformat vergleichen zu können, geben viele Hersteller von kompakten Digitalkameras zusätzlich zur realen Brennweite ihre Objektive auch mit der Brennweite an, welche im Kleinbildformat den gleichen Bildwinkel erreichen würde. Bei digitalen Spiegelreflexkameras mit Wechselobjektiven, wird zumeist ein Umrechnungsfaktor angegeben – der so genannte Verlängerungsfaktor – mit dem die Brennweite des Objektivs multipliziert werden muss, um die Kleinbild-Brennweite zu errechnen, welche den gleichen Bildwinkel aufnimmt. Dies hat Nachteile im Weitwinkelbereich, da sich dort kleinere Bildwinkel in Richtung Normalobjektiv ergeben, Vorteile dagegen im Telebereich, da dort die kleineren Bildwinkel ein stärkeres Tele bedeuten. Zusätzlich zu einem bei digitalen Kompaktkameras meist eingebauten optischen Zoom besitzen viele Modelle noch einen digitalen Zoom. Dabei handelt es sich um eine Interpolation, die das Bild zwar größer erscheinen lässt, tatsächlich findet jedoch nur eine Ausschnittsvergrößerung mit verringerter Auflösung statt. Digitalzooms sind ein reines Marketing-Konstrukt und haben keinen fotografischen Wert. Der funktional identische Effekt lässt sich mit jeder Bildbearbeitungssoftware nachträglich und mit jedem beliebigen Vergrößerungs bzw. "Zoomfaktor" realisieren.

Leistungsklassen und Auflösung

Digitalkameras mit Auflösungen unter zwei Megapixel gelten heute als Fun- bzw. Spielzeugkameras oder werden für spezielle Anwendungen (z.B. schnelle Serienbildfolgen, Schnappschüsse) eingesetzt. Darunter fallen auch Mikrokameras mit VGA-Auflösung (0,3 Megapixel), die als Schlüsselanhänger benutzt werden können, sowie nahezu alle derzeit verfügbaren Handy-Kameras (Stand: 2004). Handy Digitalkameras mit einer Auflösung von drei Megapixeln gelten heute (2004) als Einsteigerklasse. Sie sind ausgereift, preiswert und leicht zu bedienen. Sie genügen für Papierabzüge bis 10x15 cm. Bild-Dateigrößen liegen hierbei um 800KB. Unkomprimierte TIFF-Bilder können aber auch 10MB groß sein. Auflösungen von vier bis fünf Megapixeln gelten als Mittelklasse, High-End-Geräte verfügen derzeit (Stand: 2004) über Auflösungen von 8 bis 16 Megapixeln; bei diesen Auflösungen sind problemlos Ausbelichtungen im Format 21x29,7 cm (DIN A4) möglich. Zu beachten ist jedoch auch hier, dass sich die Bildformate der Kamera unterscheiden von den Bildformaten, die von Fotolaboren für Papierabzüge angeboten werden. Das an Din A4 am nächste kommende Format ist beim Papierabzug 20x30cm. Beim Papierabzug fehlt also in der Regel etwas vom Digitalbild. Die Profiklasse bietet Spiegelreflexkameras mit Wechselobjektiven, erweiterten Einstellungsmöglichkeiten sowie mit CCD- bzw. CMOS-Sensoren mit Auflösungen ab etwa 6 Megapixeln zu Preisen von unter 1000 EUR (Stand: 2004). Die Anzahl der Pixel ist in der Profiklasse von untergeordnetem Rang; entscheidend sind vielmehr die Qualität des Objektivs und der Bildwandlung sowie Einstellungsmöglichkeiten und Aufnahmegeschwindigkeit. Zum Vergleich: Bei der herkömmlichen analogen Kleinbild-Fotografie spricht man von 30 Megapixeln, die mit einem guten Film erzielt werden können. Diese Auflösung wird zum Beispiel von dem Negativfilm Kodak Ektar 25 prof. erreicht (Auflösung 200 Linien / mm bei 1000:1 Kontrast). Nahezu jeder fotografische Film bietet heute eine Auflösung von zumindest 100 Linien pro Millimeter, ein Kleinbildfilm hat daher eine Auflösung von mindestens 3600x2400 Pixeln, also etwa 8,6 Megapixel; derartige Vergleiche sind jedoch aus verschiedenen Gründen problematisch; vgl. hierzu Ausbelichtung und Kodachrome. Neben der CCD-Auflösung entscheiden aber auch das optische System und die Elektronik über das Gesamtergebnis. Diese drei "Säulen" zusammen ergeben die eigentlich relevante Effektivauflösung, die nur anhand von Testbildern, zum Beispiel nach dem Auflösungschart ISO 12233, festgestellt werden kann. Die Effektivauflösung wird von der jeweils schwächsten "Säule" bestimmt. Die Grenze der Auflösung wird sowohl bei der analogen als auch digitalen Fotografie durch die Objektive bestimmt. Die besten zur Zeit (2003) auf dem Markt verfügbaren Objektive wie zum Beispiel das Leica Summilux-R 1:1,4/80 mm (2003: 3000 Euro) haben das Auflösungsvermögen von vergleichbaren 20 Megapixeln. Ein sehr gutes Zoom-Objektiv wie das Canon 28-70mm f/2.8 (2003: 1000 Euro) hat eine Auflösung von ca. 61 lp/mm (Linienpaaren/Millimeter), was etwa 13 Megapixeln entspricht. Leider wird bei billigen Digitalkameras hauptsächlich an der Optik gespart. Für verschiedene Zielgruppen und -einsätze reichen bestimmte Auflösungen aus:
- 2-3 Megapixel: Schnappschüsse, Urlaubsfotos, Kompaktkameraersatz,
- 3-4 Megapixel: Abzüge bis maximal DIN A4-Größe,
- > 5 Megapixel: professioneller Einsatz durch Designer und Grafiker.

Geschwindigkeit

Die Arbeitsgeschwindigkeit einer Digitalkamera wird vor allem durch vier charakteristische Merkmale bestimmt: # Aufnahmebereitschaft, also die Zeitspanne, die der digitale Fotoapparat nach dem Einschalten benötigt, um eine Fotografie anfertigen zu können; # Auslöseverzögerung, also die Zeitspanne die zwischen Drücken des Auslösers und tatsächlicher Bildaufzeichnung verstreicht; # Bildfolgezeit, also die Zeitspanne nach einer Aufnahme, nach der die Kamera ein Folgebild anfertigen kann. In direktem Zusammenhang hiermit steht die maximale Bildfrequenz der Digitalkamera. # Fokussiergeschwindigkeit, also die Zeitspanne, die der Autofokus zur Scharfstellung benötigt. Trotz einer rasanten technischen Entwicklung sind heute noch nahezu alle digitalen Kompaktkameras signifikant langsamer als ihre Äquivalente im Kleinbildbereich (Stand: 2004). Vor allem die Bildfolgezeiten brechen oft nach wenigen Aufnahmen massiv ein, während bei Kleinbildkameras über den gesamten Film hinweg die gleiche Geschwindigkeit erreicht werden kann. Die Auslöseverzögerung und Bildfolgezeit sind bei hochwertigen digitalen Kameras hingegen vergleichbar zu ihren analogen Pendants.

Energieversorgung

Jede Digitalkamera benötigt eine kontinuierliche Energieversorgung, die in der Regel über ein Netzteil oder einen Akku gewährleistet wird; daneben gibt es auch einige Spezialkonstruktionen, die beispielsweise auf Solarenergie basieren. Digitalkameras brauchen bei weitem mehr Energie als analoge Fotoapparate. Dies ist ein großer Nachteil der Geräte und beim Umstieg auf die digitale Fotografie zu beachten. Insbesondere der ständige Gebrauch eines eingebauten Mini-Monitors und die Blitzverwendung sind große Stromfresser. Die Kapazität des Akkus bestimmt – in Verbindung mit der Leistungsaufnahme der Kameraelektronik und deren Stromsparfunktionen – über die maximale Betriebsdauer der Kamera, bis ein Akkuwechsel nötig wird. Proprietäre Akkutypen sind deutlich teurer als Standard-Akkus (Mignon AA oder AAA etc.), aber häufig auch leistungsfähiger. Ein durchschnittlicher Akku von 2000mAh versorgt eine Digitalkamera für Energie zum Aufnehmen von rund 200 Bildern. Es sollten keine Nickel-Cadmium-Akkus (NiCD), sondern nur hochwertige NiMH-Akkus mit mindestens 1800mAh verwendet werden. Noch länger haltende Lithium-Ionen-Akkus sind nur für wenige Digitalkameratypen auf dem Markt.

Dateiformat

Damit ein Bild mit einer Auflösung von zwei Megapixeln und drei Farben pro Pixel nicht sechs Megabyte (unkomprimierte Dateigröße) auf die Speicherkarte schreiben muss, wird es komprimiert. Als verlustbehafteter Modus steht nach EXIF-Standard das JPEG-Format zur Verfügung, als verlustfreier Modus wird TIFF angeboten; daneben können einige höherwertige Kameras die digitalen Bilder in einem proprietären Rohdatenformat (RAW) speichern. Da für das Format der Rohdaten kein Standard existiert, sind die Bilddaten unterschiedlicher Kamerahersteller und sogar unterschiedlicher Baureihen eines Herstellers untereinander nicht kompatibel und müssen vor der Betrachtung oder Bearbeitung mittels einer vom Kamerahersteller bereitgestellten Anwendung in ein Standard-Bildformat (meist TIFF oder JPG) konvertiert werden. Es existieren auch Anwendungen und Plugins für Bildbearbeitungsprogramme von Drittherstellern, die RAW-Daten verschiedener Kameras lesen und verarbeiten können. RAW-Daten werden auch als digitales Negativ bezeichnet. Ähnlich zur analogen Fotografie kann man davon ausgehend viele Parameter vor Erstellung der eigentlichen Bilddaten beeinflussen: Gammakorrektur, Weißabgleich, Helligkeit, Kontrast, Schärfe. RAW-Daten weisen aufgrund ihrer verlustlosen Speicherung keine Fragmente auf. Ein weiterer wichtiger Vorteil ist der größere Farbumfang. Während JPG-Bilder mit 8 Bit je Farbe gespeichert werden, liegen RAW-Daten in 12 oder sogar 14 Bit vor. Die Bilder liegen somit in größerer Farbabstufung vor. Neuere Kameras bieten auch die Möglichkeit, kurze Videosequenzen aufzunehmen, die meist im Motion JPEG- oder Apple Quicktime-Format gespeichert werden, jedoch aufgrund der zu erreichenden Bildwiederholrate meist in niedrigerer Auflösung als die von der Kamera aufgenommen Bilder. Die Auflösung liegt deutlich unter den Werten aller gängigen Videokameras. Digitalkameras betten in die Bilddaten auch so genannte Metainformationen ein, die im EXIF-Standard spezifiziert sind. Diese EXIF-Metadaten finden sich im so genannten Header der Bilddatei. Viele Bildbearbeitungsprogramme sowie spezielle Tools können diese Daten auslesen und anzeigen. Sie können auch Anwendung finden bei der Ausbelichtung des digitalen Bildes auf Fotopapier im Fotolabor. Zu den via EXIF automatisch für jede Aufnahme gespeicherten Parametern gehören beispielsweise:
- Datum und Uhrzeit
- Belichtungszeit
- Blendeneinstellung
- Belichtungsprogramm
- Sensor-Empfindlichkeit (in ASA)
- Blitzverwendung

Speichermedien

Sensor-Empfindlichkeit Gespeichert werden die Bilder in der Kamera auf verschiedenen Speichermedien. Gebräuchlich sind vor allem CompactFlash, Memory Stick, Microdrive, SmartMedia, SD Memory Card (bzw. der Vorgänger Multimedia Card) sowie xD-Picture Card; ältere Digitalkameras verwendeten daneben auch Floppy Disks, PCMCIA-/PC Cards oder Compact Discs.

Geräteschnittstellen

Softwareschnittstellen zwischen Bildeingabegerät und Bildverarbeitungspogramm