pv_information_05_2009

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26. März 2009
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Objektivtechnik für die digitale Welt
Die neuen Augen der Fotografie
pv 4/2009
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Mit dem Wechsel von der analogen zur digitalen Fotografie wurden
auch die Anforderungen an die verwendeten Objektive neu definiert.
Um
die
Leistung
auszuschöpfen,
hoch
müssen
auflösender
zum
Bildsensoren
Teil
andere,
optimal
zusätzliche
Qualitätsparameter erfüllt werden als bisher.
Zum besseren Verständnis der veränderten Bedingungen für die
Bilderfassung ein kleiner Ausflug in die Sensortechnik. Wie auch bisher,
bestimmen das Aufnahmeformat des Sensors und die Brennweite die
Größe
des
erfassten
Bildausschnitts
und
damit
auch
den
Abbildungsmaßstab, der wiederum in Abhängigkeit von der für die
Aufnahme verwendeten Blende die Schärfentiefe beeinflusst. Anders
als in den letzten Jahrzehnten der analogen Fotografie, wo das
Kleinbildformat vorherrschend war und daher jeder mehr oder weniger
mit dem Zusammenhang von Brennweite und erfasstem Bildwinkel
vertraut war, hat sich die Zahl der in der professionellen und privaten
Fotografie verwendeten Formate deutlich erhöht. So werden in der
allgemeinen digitalen Fotografie mehrheitlich Sensoren eingesetzt,
deren Bildfläche kleiner ist als das bisher in diesem Bereich übliche
Kleinbildformat mit 24 x 36 mm. Das hat zur Folge, dass Objektive
gleicher Brennweite an Kameras mit kleineren Sensoren auch einen
kleineren Bildausschnitt erfassen als mit einer Kleinbildkamera. Die
Bildwirkung entspricht in einem solchen Fall der einer längeren
Brennweite. Bei längeren Brennweiten kann die größere Telewirkung
als Vorteil gesehen werden, da mit ihnen ein größerer Teleeffekt
erreicht wird. In der Weitwinkelfotografie bedeutet das vor allem bei den
extrem
kurzen
Weitwinkelwirkung.
Brennweiten
Die
einen
sichtbaren
zunehmende
Anzahl
Verlust
der
kleinerer
Aufnahmeformate verlangt also nach neuen Objektiven mit extrem
kurzen Brennweiten. Was für den Vergleich mit den Kleinbildsystemen
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gilt, trifft im gleichen Maße auch auf die Mittel- und Großformatfotografie
zu.
Auch
hier
verlangen
neue
Aufnahmeformate
neue
Objektivberechnungen.
Die Guten ins Töpfchen
Die lichtempfindlichen Elemente eines Sensors oder Pixel sind wie
kleine Töpfchen oder Röhrchen zu beschreiben, die das vom Objektiv
projizierte Licht sammeln. Je schräger die Strahlen auf die Röhrchen
fallen, umso weniger Licht dringt bis zur lichtempfindlichen Schicht am
Boden eines Pixels vor. Ein Lichtabfall am Rand, wo die Strahlen
gemeinhin schräger auftreffen, ist die Folge. Während der Film auch
schräg auftreffende Lichtstrahlen mit gleicher Helligkeit erfasst, führt
dies bei digitalen Kameras zu Vignettierungen. Dieser Effekt wird bei
größeren Aufnahmeformaten stärker, da die Lichtstrahlen hier zum
Rand hin stärker gebrochen werden müssen, um auch in die äußersten
Ecken des Sensors zu gelangen. Dem begegnet die Industrie gleich mit
mehreren Maßnahmen.
Die einzelnen Pixel der Sensoren werden mit Mikrolinsen versehen,
damit sie das Licht besser einfangen können. Die Objektive werden mit
Informationssystemen ausgestattet, die mit dem Prozessor der Kamera
kommunizieren. Dieser kann daraus ermitteln, wo er bei der
Entwicklung des Bildes in der Kamera die Empfindlichkeit der Pixel
erhöhen muss, um einen Lichtabfall zum Rand zu vermeiden. Auch
andere Objektivschwächen, wie etwa leichte Verzeichnungen, können
so rechnerisch ausgeglichen werden. Doch nach wie vor gilt: Je besser
das projizierte Bild erfasst werden kann, umso einfacher ist es, daraus
ein perfektes Foto zu entwickeln.
Neue Gläser
Glas zählt zu den ältesten Werkstoffen der Menschheit. Für optische
Geräte wird besonders reines Glas mit hoher Durchlässigkeit und
verschiedenen
Brechungseigenschaften
aber
auch
bestimmten
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mechanischen
Eigenschaften,
wie
beispielsweise
Härte
und
Kratzfestigkeit, benötigt. Neue Gläser finden sich heute bei den
Objektiven, die zum Teil abweichende Reflexions- beziehungsweise
Brechungsindices besitzen. Der Fortschritt bei der Entwicklung und
Herstellung neuer optischer Gläser, macht neue Objektivberechnungen
möglich und schuf die Voraussetzungen für Objektive mit verbesserten
Abbildungsleistungen. Zu neuen optischen Gläsern gesellten sich auch
neue optische Kunststoffe, die sich leichter als Glas formen lassen.
Zu neuen Materialien kommen auch neue Verfahren bei der
Linsenherstellung
mit
sehr
speziellen,
bisher
nur
schwer
zu
erreichenden Linsenformen. Durch innovative Verfahren lassen sich
Linsen mit von der Kugelform abweichenden Oberflächen inzwischen
pressen, gießen oder mit Laserverfahren formen. Hybrid-Linsen aus
Verbindungen von Gläsern und aufgebrachten optischen Kunststoffen
haben die Möglichkeiten der Entwickler zur Schaffung von Objektiven
mit höherer Leistung erweitert. Das Ergebnis: kleinere Zooms mit
größeren Brennweitenbereichen.
Spezielle Schichten
Jede
Glasoberfläche
lässt
nur
einen
Teil
der
auftreffenden
Lichtstrahlen durch. Ein kleiner Teil wird reflektiert. Durch das Auftragen
spezieller
Schichten
auf
die
Linsenoberflächen
werden
die
Reflexionseigenschaften der Linse optimiert. Gleichzeitig wird aber
auch die Widerstandsfähigkeit der Oberfläche gegen mechanische
Beschädigungen, wie Kratzer, verbessert. Die sogenannte Vergütung
steuert die Farbeigenschaften und sorgt neuerdings durch die
Lotusblütentechnik
dafür,
dass
Feuchtigkeit
und
Wassertropfen
abperlen. Schmutz setzt sich nicht fest und kann so leichter und
gefahrloser entfernt werden, ohne dass befürchtet werden muss, die
Linsenoberfläche zu beschädigen.
Da Objektive aus komplexen Linsensystemen bestehen, wo bei allen
Glasluftflächen innerhalb der Konstruktion Reflexionen entstehen
können und auch der Sensor selbst Lichtstrahlen in einem gewissen
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Umfang unkontrolliert reflektiert, kommt es innerhalb des Objektivs zu
herumirrenden Lichtstrahlen. Sie mindern die Kontrastleistung des
Objektivs und führen zu flauen, unscharf wirkenden Abbildungen. Auch
die unschönen Blendenflecken können den Bildeindruck durch
minderwertige
Vergütung
verschlechtern.
Um
vagabundierende
Lichtstrahlen und deren negative Auswirkung auf die Bildqualität zu
vermeiden, werden spezielle Lackfarben verwendet, die unerwünschte
Reflexionen in Tubus und an den Linsenrändern ausschließen.
Reflexionen durch die Sensoroberfläche werden dadurch aber nicht
vermieden. Innovative Beschichtungsmethoden der dem Sensor
zugewandten
Linsenoberflächen
Objektivkonstruktionen
dafür,
sorgen
die
bei
störenden
modernen
Lichtstrahlen
auszuschalten.
Mit dem Boom der digitalen Spiegelreflexkameras mit wechselbaren
Objektiven erfuhr auch die optische Industrie einen gewaltigen Schub,
der sich in innovativen Objektivkonstruktionen mit verbesserten
Abbildungsleistungen
bei
höheren
Lichtstärken
und
Brennweitenbereichen bei kleinerer Bauweise niederschlägt.
größeren
pv
Weitere Beiträge rund um die Photographie finden Interessierte auf der
Homepage www.prophoto-online.de.
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