Lexikon Fototechnik

Abbildungsmaßstab

Der Abbildungsmaßstab (Formelzeichen β) ist definiert als das Verhältnis zwischen der Größe der optischen Abbildung (B, Bild) eines Gegenstandes und dessen realer Größe (G, Gegenstand) ( β = B / G).

Bekanntes Beispiel ist der Maßstab in der Kartografie: Hat eine Landkarte beispielsweise einen Maßstab von 1:100.000, dann ist die Realität 100.000-mal größer ist, als die Abbildung auf der Karte. 1 cm auf der Karte entspricht demnach 100.000 cm = 1 km in der Realität.

• Ein Abbildungsmaßstab von 1:1 sagt aus, dass der Gegenstand und seine Abbildung gleich groß sind
• Ein Abbildungsmaßstab von 1:2 sagt aus, dass der Gegenstand doppelt so groß ist, wie seine Abbildung
• Ein Abbildungsmaßstab von 2:1 sagt aus, dass die Abbildung doppelt so groß ist, wie der Gegenstand.

Fotografie

In der Fotografie bezeichnet man als Abbildungsmaßstab das Verhältnis der Abbildungsgröße eines Objektes auf der Filmebene zur Größe des Originalobjektes selbst. Der Abbildungsmaßstab nimmt mit kleiner werdendem Abstand zum Objekt und mit Verlängerung der Objektivbrennweite zu.
Aufgrund der einem jeden Objektiv eigenen Naheinstellgrenze (der Mindestabstand zum Objekt), unterhalb derer es nicht mehr möglich ist auf das Objekt zu fokussieren, kann der Objektabstand allerdings nicht beliebig verringert werden. Ein Objektiv besitzt also einen maximalen Abbildungsmaßstab.

Spezielle Objektive für die Makrofotografie, die sogenannten Makro-Objektive, können mit einem besonders geringen Objektabstand eingesetzt werden und ermöglichen dadurch einen besonders großen Abbildungsmaßstab, wie beispielsweise 1:2 (die Abbildung ist halb so groß wie das Objekt) oder 1:1 (Objekt wird in Originalgröße auf der Filmebene abgebildet). Bei Abbildungsmaßstäben von mindestens 1:4 wird ein Objektiv als makrofähig bezeichnet. Normale Objektive erzielen maximale Abbildungsmaßstäbe im Bereich von 1:7 bis 1:9.

Ein Anfang der 1990er Jahre vorgestelltes Spezialobjektiv von Minolta, das Minolta AF Macro Zoom 3x–1x (1:1,7–1:2,8), ermöglicht sogar einen Abbildungsmaßstab von 3:1; es kann also ein Objekt dreifach vergrößert auf die Filmebene abbilden. Um derartige Abbildungsmaßstäbe ohne Spezialobjektive zu erzielen, müssen normalerweise ein Balgengerät, Zwischenringe oder ein Objektiv in Retrostellung eingesetzt werden.

Beispiele zur Berechnung des Abbildungsmaßstabes:

• Bildet die Kamera einen 20 cm hohen Kopf auf dem Film mit einer Höhe von 0,5 cm ab, so ist der Abbildungsmaßstab 0,5:20 = 1:40 (= 0,025-fach)
• Wird eine 35 mm lange Libelle formatfüllend auf 35-mm-Kleinbildfilm abgebildet, bedeutet dies einen Abbildungsmaßstab von 1:1

Abblendtaste

Eine Abblendtaste (früher auch Abblendhebel) ist Bestandteil einäugiger Spiegelreflexkameras. Diese dient zur visuellen Kontrolle des Schärfebereichs (auch Schärfentiefe genannt) vor der Aufnahme. Drückt man den Abblendhebel, so schließt sich die Blende am Objektiv auf den eingestellten Wert und das Sucherbild wird dunkler. Die Kamera stellt von der hellen „Einstellblende“ auf die Arbeitsblende um, mit der die Aufnahme tatsächlich fotografiert wird. Gleichzeitig wird der als scharf wahrgenommene Bereich vor und hinter dem fokussierten Objekt erkennbar.

Je kleiner die an einer Kamera eingestellte Blendenöffnung, desto stärker dehnt sich die Schärfentiefe vor und hinter der Ebene aus, auf die fokussiert (scharf gestellt) wurde. Analog dazu ist bei großer Blendenöffnung der Schärfebereich geringer.

Dieser Effekt basiert auf der Tatsache, dass der Zerstreuungskreisdurchmesser in diesen Bildbereichen als „scharf“ wahrgenommen wird. Wirklich punktscharf werden nur Bildpunkte abgebildet, die in der Ebene des Fokus liegen.

Eine vielfach zitierte Faustregel besagt, dass die Ausdehnung des als noch scharf wahrgenommenen Bereichs einem Verhältnis von 2 Teilen hinter dem fokussierten Objekt und einem Teil davor entspräche. Diese Annahme ist jedoch falsch; vielmehr entspricht das Verhältnis des noch scharf wahrgenommenen Bereichs vor dem fokussierten Objekt zum scharf wahrgenommenen Bereich hinter dem fokussierten Objekt dem Verhältnis von Nah- zu Fernpunkt.

Da die Blendenzahl das Verhältnis von Brennweite zu Blendenöffnung wiedergibt, verhält sie sich umgekehrt proportional zur Größe der Blendenöffnung. Das heißt: Je kleiner die Blendenöffnung, desto größer die Blendenzahl:

Blendenöffnung: <-- groß ------------------------ klein --> 

Blendenskala: 1,4; 2,8 ; 4 ; 5,6 ; 8 ; 11 ; 16 ; 22 ; 32 

Das Advanced Photo System (APS) war der Versuch einer umfassenden Modernisierung der Fototechnik, bevor die Digitalfotografie ihren Siegeszug begann.

APS wurde offiziell am 22. April 1996 von den Kamera- und Filmherstellern Canon, Fujifilm, Kodak, Minolta und Nikon vorgestellt. Das APS-System ist eine Hybridtechnik, die auf einem neuen Filmmaterial zusätzliche digitale Informationen über Aufnahme- und Verarbeitungsdaten aufzeichnet.

Vorgeschichte

Der Kleinbildfilm besitzt beidseitig eine Perforation, da er aus der Kinotechnik übernommen wurde. Diese Perforation ist aber in der Fotokamera weitenteils überflüssig; nur ganz wenige Kameras nutzen eine Rückpositioniermöglichkeit. So kommen die Rollfilme schon von jeher ohne Perforation aus. Da die Perforation die Filmpatrone und somit die Kamera vergrößert, kam mit fortschreitender Miniaturisierung immer wieder mal die Diskussion nach einem neuen Filmtyp auf. Weil aber der bisherige Film weltweit verfügbar war und eine Umstellung keine gewaltigen Vorteile gebracht hätte, kam es lange nicht zu einer Neuerung. Erst kurz vor Einführung der Digitaltechnik wurde dann schließlich doch noch ein neuer Standard herausgebracht, wobei man konsequenterweise dafür Sorge trug, dass die Belichtungsdaten auf Magnetstreifen mit abgespeichert werden.

Merkmale

Bei dem Advanced Photo System handelt es sich nicht nur um ein neues Filmformat, es wurde vielmehr versucht, vor allem in drei Aspekten fototechnische Neuerungen einzuführen:

• Neues Filmmaterial: Die zum Marktstart neu eingeführten APS-Filme bieten eine geschlossene Filmkassette, besonders dünne Schichtträger und verbesserte Filmemulsionen sowie ein ebenfalls neues Negativformat (30,2 mm × 16,7 mm).
  Der APS-Film verfügt außerdem über optische und magnetische Datenspuren, die einen Datenaustausch zwischen Kamera, Film und verarbeitendem Labor möglich machen (IX, Information Exchange); er wird in Konfektionierungen mit 15, 25 oder 40 Aufnahmen angeboten. Der APS-Film verbleibt außer zur Belichtung und Entwicklung immer in der Kassette und muss in geeigneten Archivsystemen aufbewahrt werden.

• Neuartige Kameras: Durch APS konnten besonders leichte und kompakte Kameras mit neuartigen Funktionen realisiert werden; dazu gehört beispielsweise das komfortable Filmeinlegen durch Drop-In-Loading sowie der Datenaustausch zur Erzielung einer konstanten Bildqualität (PQI, Print Quality Improvement). Eine Besonderheit war die Auswahl verschiedener Bildformate mit drei definierten Seitenverhältnissen: Standard war das High-Definition-Format (H) mit einem Seitenverhältnis von 16:9, daneben gab es das Classic-Format (C) mit einem Verhältnis von 3:2 (dies entspricht dem Seitenverhältnis von Kleinbildkameras) und das Panorama-Format (P) mit dem extremen Verhältnis von 3:1. Dabei wird der Film stets im H-Format belichtet, die entsprechenden Randbereiche werden nur im Sucher und bei der Erstellung von Papierabzügen ausgeblendet. Durch das recht kleine Filmformat wurden kleine und leichte Kameras möglich: Typische APS-Kompaktkameras wie die Canon IXUS II wiegen nur etwa 170 Gramm.

• Optimierte Laborverarbeitung: APS-Kameras können aufnahmespezifische Daten auf den APS-Film speichern; entsprechend eingerichtete Foto-Labors können diese Informationen auswerten und beispielsweise den Titel eines Bildes auf die Rückseite des Prints aufdrucken. Das Labor erhält über APS außerdem das gewünschte Seitenverhältnis sowie die gewünschte Anzahl der Abzüge mitgeteilt. Mit den für die Verarbeitung von APS-Filmen modernisierten Labormaschinen fand auch der Index Print erstmals Verbreitung.

APS-Kameras

Zu den erfolgreichsten APS-Kameras gehören die Modelle der IXUS-Serie von Canon, deren Design und Ausstattungsmerkmale auch in eine entsprechende Digitalkamera-Modellreihe übernommen wurden. Diese Kameras bieten typische APS-Funktionen wie die Möglichkeit, teilbelichtete Filme auszuwechseln (Mid-Roll-Change) sowie zahlreiche PQI-Daten (Laufrichtung des Films, Blitzeinsatz, Blitzmodus, Zoomfaktor, Motivhelligkeit, Kunstlicht und Lichtverhältnisse).

Nur wenige APS-Kameras nutzen alle Möglichkeiten des Advanced Photo System aus; zu diesen wenigen Ausnahmemodellen gehört beispielsweise die Vectis S1 von Minolta, die über eine so genannte FTPM-Funktion für feste Print-Belichtungszeiten verfügt. Ein weiterer "Sonderling" ist die Fotonex 3500 ix Zoom MRC von Fujifilm, die auch teilbelichtete Filme weiterbelichten kann (Mid-Roll-Change).

Zusatzgeräte

Als Ergänzung zu den APS-Kameras bieten Zubehörhersteller eine Reihe von Zusatzgeräten an. Beispielsweise gibt es APS-Player, mit denen die Bilder einer APS-Kassette am Fernseher betrachtet und die Daten auf der Magnetspur des Films modifiziert werden können. Mit einem APS-Scanner können Bilder von APS-Filmen in den Computer eingelesen und digital weiterverarbeitet werden.

Nachteile

Das Advanced Photo System bietet eine Reihe praktischer Neuerungen, die sich in erster Linie an Fotoamateure richten. Dem gegenüber stehen jedoch eine Fülle von Nachteilen.

So ist das System in nahezu jeder Beziehung inkompatibel mit dem 35 mm-Kleinbildfilm oder dem Mittelformat, vorhandenes Systemzubehör müsste in der Regel neu angeschafft werden und eine Verarbeitung im eigenen Labor ist nahezu unmöglich. Der Profisektor wird im Kamerabereich wenig oder nicht abgedeckt, aber auch im Billigbereich fehlten Kameras.

Auch die kommerziellen Fotolabors brauchen neue Maschinen zur Verarbeitung von APS-Filmen; diese relativ teuren Geräte verbreiteten sich erst Jahre nach der Markteinführung von APS und unterstützten nur die Grund-Informationen, die durch Datenaustausch (IX und PQI) eigentlich möglich gewesen wären.

Die APS-Filme bieten, trotz dünnerer Schichtträger und verbesserter Emulsionen, aufgrund ihres verringerten Negativformats, eine deutlich geringere Bildqualität als das Kleinbildformat. Die besseren Emulsionen wurden zudem sehr schnell auch bei Filmen im Kleinbildformat eingesetzt, sodass dieser ursprüngliche Vorteil wegfiel.

Ambitionierte Fotografen sind bei APS außerdem mit einem sehr begrenzten Angebot an Filmmaterialien konfrontiert: Schwarzweiß- oder Diafilme sowie hochempfindliche Filme werden nur selten oder gar nicht angeboten. Auch die Kamerahersteller versäumten es, von wenigen Ausnahmen abgesehen, die Möglichkeiten des APS in ihren Produkten vollständig zu implementieren.

Nicht zuletzt waren (und sind) die Kosten für die APS-Filmpatronen wie auch für das APS-Entwickeln meist höher, zum Teil wesentlich höher. Der gewohnte und eingeführte 35 mm Film bietet folglich zusammenfassend bei etwa gleichen Leistungen eine größere Auswahl und geringere Kosten.

Marktbedeutung

Das APS-Format konnte sich am Markt nicht durchsetzen, was nicht ausschließlich an seinem späten Erscheinen lag. 1996 kamen bereits die ersten Digitalkameras auf und es erschien vollkommen unsinnig, parallel zum bewährten 35 mm Film und zur neuen Digitaltechnik noch ein neues Format einzuführen.

Hätte man APS etwa anstatt der Kodak Disc oder des Instamatic-Kassettenfilms, als Nachfolger des Pocketfilms in der ersten Hälfte der 1980er Jahre eingeführt, dann wäre der Erfolg vermutlich garantiert gewesen. Ein Teil der fortschrittlichen Merkmale des Films hätte allerdings aufgrund der damaligen Technik zunächst nicht realisiert werden können und wäre erst mit fortschreitender Kameratechnik machbar gewesen.

Aufgrund des schwindenden Markterfolgs ließen die meisten Kamerahersteller ihre APS-Modellreihen zwischen 2001 und 2002 auslaufen. Auch die Eastman Kodak Company, einer der Initiatoren von APS, stellte die Produktion von APS-Kameras weltweit 2004 ein. Gegen Ende verkauften sich nur die Canon IXUS Baureihen erfolgreich in nennenswerter Stückzahl, wobei viele Kunden mehr am Design der Kamera als am APS-System selbst interessiert waren.

Die Neuerungen des APS hätte man auch im bisherigen Kleinbildfilm integrieren können, etwa mit einem Chip im Spulenkern, stattdessen setzte man auf ein neues Format. Einige APS-Eigenschaften wurden mit der fortschreitenden Kamera- und Labortechnik für den 35 mm Film übernommen, so etwa die Möglichkeit zum komfortablen Auswechseln eines teilweise belichteten Films (Mid-Roll-Change bzw. Mid-Reload) sowie der Index Print, der Nachfolger des Kontaktabzuges. Das Speichern der Belichtungsdaten etwa wurde für Digitalkameras übernommen, das EXIF-Dateiformat zeichnet diese Informationen auf, analog den PQI-Daten beim APS-Film.

Agfa Agfacolor ist ein 1936 eingeführter Farb-Umkehrfilm und ein ab 1937 entwickelter Farbnegativ- und Positivfilm sowie ein Markenname von Agfa.

Agfacolor-Filme wurden von unterschiedlichen Herstellern produziert, darunter:

• I.G. Farbenindustrie AG (1936 bis 1945),
• Filmfabrik Agfa, einer Abteilung der Sowjetischen Staatlichen Aktiengesellschaft Photoplenka (1945 bis 1954),
• VEB Filmfabrik Agfa Wolfen in Wolfen, DDR (1954 bis 1964; danach abgelöst durch die ORWO Orwocolor-Filme),
• Agfa-Gevaert AG, Leverkusen, BRD (ab 1949),

Verarbeitung

Der Agfacolor-Film wird nach dem Agfacolor-Verfahren verarbeitet; dabei handelt es sich um das erste Negativ-/Positiv-Verfahren mit chromogener Entwicklung.

Geschichte

Technische Entwicklung

Bereits 1932 wurde der erste Agfacolor-Farbfilm nach dem Kornrasterverfahren vorgestellt. 1936 brachte Agfa den Agfacolor-Neu-Film auf den Markt, er war damit der erste moderne Farbfilm mit eingelagerten Farbkupplern, das heißt: Er besteht aus drei übereinander liegenden lichtempfindlichen Gelatineschichten mit den darin –- im Unterschied zu den Kodachrome-Filmen –- eingelagerten Farbkupplern. Die drei Schichten sind (von oben nach unten) für Blau, Grün und Rot sensibilisiert. Da die Silberbromid- und Iodidkristalle in der grün- und rot-sensibilisierte Schicht auch auf blaues Licht empfindlich sind, ist zwischen der Blau- und der Grünschicht noch eine das restliche blaue Licht absorbierende Gelbfilterschicht, deren Eigenfarbe beim Entwickeln herausgewaschen wird.

Negativ- und Positivfilmtaschen für Agfacolor, 1952-1965

Frühes Farbfoto auf Agfacolor Negativfilm L NT, Eckernförder Bucht im Sommer 1952.

1938 wurde die Empfindlichkeit durch einen Zusatz von Goldrhodanid in Spuren (etwa 10 µg pro Film) auf ISO 16/13 ° (nominal: 15/10 °DIN) erhöht, und der Film so für Freihandaufnahmen ohne Stativ besser verwendbar. Die Herstellung von Papiervergrößerungen war jedoch nur mit Spezialverfahren über Farbauszüge möglich.

Der Agfacolor-Kinefilm arbeitete nach dem Negativ/Positiv-Verfahren. Während der Entwicklung in einem Schritt entsteht aus den Farbkupplern und dem Farbentwickler die jeweils komplementäre Farbe Gelb, Magenta und Cyan. Das Ergebnis ist also ein Negativ, aus dem durch Umkopieren positive Bilder und Filme zur Vorführung hergestellt werden können.

1942 wurden bei der Tagung Film und Farbe in Dresden der Agfacolor-Negativ-Fotofilm und das Agfacolor-Fotopapier vorgestellt, das bis Kriegsende nur für Propaganda- und militärische Zwecke verfügbar war. Kodaks Kodacolor, ein prinzipiell gleich aufgebauter Film, kam ebenfalls 1942 auf den Markt, allerdings mit einem zu Agfacolor nicht kompatiblem Verarbeitungsprozess. Der Unterschied bestand in der Art der Verankerung der Farbkuppler in den drei fotografischen Schichten. Während Agfa auf diffusionsfeste Moleküle mit langen gesättigten Kohlenwasserstoffketten ähnlich den Fettsäuren setzte, die nicht in die benachbarte Gelatineschicht wandern konnten, waren es bei Kodak winzige Öltröpfchen in der Gelatine, das heißt ölgeschützte, wasserunlösliche Farbkuppler. Dieses Verfahren hat sich inzwischen längst allgemein für Farbdia- und negativfilme durchgesetzt.

Agfacolor im Kino

Agfacolor hielt zu Beginn der 1940er Jahre auch in der deutschen Filmproduktion Einzug. Der Erfolg des US-amerikanischen Technicolor-Systems mit Kassenknüllern wie Robin Hood oder Vom Winde verweht gab hierzu den Anstoß. Aus Prestigegründen und um die Leistungsfähigkeit der deutschen Filmindustrie auch in Kriegszeiten zu demonstrieren, wurde die technische Entwicklung schnell vorangetrieben. Der erste in Agfacolor gefilmte abendfüllende deutsche Spielfilm hieß Frauen sind doch bessere Diplomaten. Er entstand 1939 bis 1941 und zeigte eine noch relativ unausgereifte Farbumsetzung. Während der Produktion einer Reihe von weiteren Ufa-Filmen wurde das Agfacolor-Verfahren kontinuierlich verbessert. Spätestens mit dem 1943 zum 25jährigen Ufa-Jubiläum uraufgeführten Münchhausen konnte Agfacolor in der Bildqualität mit dem technisch wesentlich aufwändigeren Technicolor-Verfahren gleichziehen. Bis zum Kriegsende 1945 entstand in Deutschland eine Reihe weiterer abendfüllender Farbfilme: Die Goldene Stadt (1942), Das Bad auf der Tenne (1943), Immensee (1943), Münchhausen (1943), Die Frau meiner Träume (1944), Opfergang (1944), Große Freiheit Nr. 7 (1944) und Kolberg (1945). Dazu gehören die Überläuferfilme von 1944/1945 Wiener Mädeln, Das kleine Hofkonzert, Figaro oder Ein toller Tag und Die Fledermaus (1946).

Entwicklung nach 1945

Nach der Freigabe des Agfacolor-Verfahrens und dem Verfall der internationalen Patente 1945 produzierten mehrere Hersteller (Adox, Ferrania, Fuji, Gevaert, Konishiroku, Tellko, Valca) derartige Filme und Fotopapiere, wobei die Entwicklungsverfahren jedoch je nach Hersteller unterschiedlich waren. In den frühen 1980er Jahren stellte Agfa auf die Kodak-Chemie (ölgeschützte, wasserunlösliche Farbkuppler) um, damit waren Agfa- und Kodak-Farbfilme in denselben Entwicklungsprozessen zu verarbeiten, dem bis heute bestehenden C-41 für Negative oder E-6 für Dias. Diese Umstellung auf Kodak-Chemie fand konsequenterweise bei Farbnegativ- und Farbdiafilmen sowie auch bei Farbpapieren statt. Die Umstellung brachte bei den Filmen einen deutlichen Gewinn an Schärfe, Feinkörnigkeit und Qualität der Farbwiedergabe. Die Verarbeitungszeit in 38 °C warmen Bädern wurde gegenüber den Entwicklungszeiten der Agfacolor/Agfachrome-Filme bei 18 bis 25 °C deutlich verkürzt. Gleichzeitig verschwanden so bekannte Traditionsprodukte wie der Agfacolor CNS und Agfacolor CT18-Diafilm vom Markt. Die Entwicklung der alten Agfa-Prozesse ist auch heute noch in einigen Fachlabors in Großbritannien und den USA möglich.

Der Markenname Agfacolor wurde bis zum Konkurs der aus dem Agfa-Gevaert-Konzern herausgelösten AgfaPhoto GmbH 2005 für Farbnegativfilme verwendet. Den zuletzt produzierten Vista/Optima-Filmen wurden in Tests in Fotozeitschriften höchste Farbtreue bei Unempfindlichkeit gegenüber Farbverschiebungen zum Beispiel durch Leuchtstoffröhrenlicht bescheinigt.

Zu den letzten aktuellen Produkten gehören unter anderem der Agfacolor Vista 100, Agfacolor Ultra 100 (ISO 100/21°), Agfacolor Optima Prestige 100, Agfacolor Portrait 160 Professional (ISO 160/23°), Agfa Agfacolor HDC 200, Agfacolor Vista 200, Agfacolor Optima Prestige 200, Agfacolor Vista 400, Agfacolor Optima Prestige 400, Agfacolor Vista 800.

Als Apochromat (griech. etwa für frei von Farben; engl. apochromatic lens) bezeichnet man ein optisches System, z. B. ein Objektiv, bei dem der Farbfehler weitestgehend korrigiert ist. Im Gegensatz zu einem Achromaten wird nicht nur das primäre, sondern auch das sekundäre Spektrum korrigiert.

In der ursprünglichen Bedeutung ist ein apochromatisches Linsensystem so berechnet, dass die Schnittweite für drei Wellenlängen (Farben) im sichtbaren Bereich übereinstimmt, während beim einfacheren Achromaten die Übereinstimmung für nur zwei Wellenlängen gefordert ist. Auch für die übrigen Wellenlängen ergibt sich dann nur eine sehr kleine Abweichung der Schnittweite, und der Farblängsfehler ist somit sehr gut korrigiert.

Funktionsweise

Die durchlaufenden Lichtstrahlen werden – abhängig von ihrer Wellenlänge – unterschiedlich stark von einer Linse gebrochen (siehe auch Dispersion) und treffen somit nicht genau auf demselben Punkt der Bildebene auf. Es entstehen Unschärfen und Farbsäume (siehe chromatische Aberration).

Die Konstruktion der achromatischen Linsensysteme beruht darauf, dass das Verhältnis von Brechzahl und Dispersion von verschiedenen Glassorten verschieden ist, was sich in verschiedenen Abbe-Zahlen ausdrückt. Wäre dieses Verhältnis gleich, gäbe es keine Möglichkeit, den Farbfehler von Linsensystemen auszugleichen. Der verbleibende Farbfehler eines Achromaten wird vom sekundären Spektrum dominiert.

Beim echten Apochromaten kann durch Einsatz von mindestens drei Glassorten auch das sekundäre Spektrum beseitigt werden. In dem dann noch verbleibende Rest des Farbfehlers dominiert das tertiäre Spektrum. Dafür muss man mindestens eine Linse aus Glas (oder anderem Material) mit besonderen Dispersionseigenschaften verwenden, wie Fluorit, Langkronglas (Fluorkronglas) und Kurzflintglas. Langkronglas besitzt eine hohe Teildispersion im kurzwelligen (blauen) Bereich des Spektrums, d. h. die Brechzahl ändert sich hier stark mit der Wellenlänge, verglichen mit seiner Teildispersion im langwelligen (roten) Bereich. Kurzflintglas hat hier hingegen eine relativ geringe Teildispersion. Solche speziellen Glassorten sind notwendig, um das sekundäre Spektrum zu beeinflussen. Bei gewöhnlichen Glassorten ist die Teildispersion eng mit der allgemeinen Dispersion (Abbe-Zahl) verknüpft. Wenn man nur solche Gläser verwendet, kann man das sekundäre Spektrum nicht wesentlich reduzieren.

Manchmal begnügt man sich mit einer erheblichen Reduktion des sekundären Spektrums, statt es völlig zu beseitigen. Diese Linsensysteme werden manchmal Halbapochromate genannt, aber oft unterscheidet man nicht so genau und bezeichnet sie ebenfalls als Apochromate.

Astronomie

Der klassische Weg zur Verringerung des Rest-Farbfehlers von Linsenfernrohren, z. B. in der Astronomie, war die Wahl immer längerer Brennweiten (relativ zur Öffnung), erst der Wunsch nach kompakteren und lichtstärkeren Teleskopen (f:8 oder kürzer), führte zur Nachfrage nach den wesentlich teureren Apochromaten. Dieser besteht dann meistens aus drei Linsen, die an einer oder zwei Kontaktflächen verkittet sind.

Für Fernrohre ab einer bestimmten Öffnung (etwa 250 mm) ist es jedoch preisgünstiger, statt eines Apochromaten auf Spiegeloptiken überzugehen, die keinen Farbfehler aufweisen.

Mikroskopie

Da Mikroskop-Objektive für höhere Vergrößerungen immer mit großer Öffnung (numerische Apertur) arbeiten um die nötige Auflösung zu erzielen, ist der Farbfehler hier besonders störend und die Entwicklung apochromatischer Objektive durch Zeiss galt als großer Fortschritt. Für die Mikroskopfotografie kommen weitere Anforderungen wie die Ebnung des Bildfeldes auch in den Randbereichen hinzu; Objektive, die dies leisten, heißen Planachromaten und Planapochromaten und wurden 1938 bei Zeiss erfunden.

Fotografie & Spektive

In der Fotografie werden Objektive mit (teilweise) korrigiertem sekundären Spektrum häufig mit der Abkürzung „APO“ gekennzeichnet. Dabei handelt es sich vor allem um höherwertige, lichtstarke Teleobjektive. Insbesondere beim Fotografieren mit Offenblende wird dann eine merklich gesteigerte Abbildungsqualität erzielt. Diese Fotoobjektive sind aber selten (falls überhaupt) echte Apochromate. Die vollständige Korrektion des sekundären Spektrums ist nur dann sinnvoll, wenn auch die übrigen Abbildungsfehler ähnlich gut korrigiert werden. Dies würde aber einen extrem hohen Aufwand erfordern. Ein solches Objektiv wäre kaum zu bezahlen, und seine Abbildungsqualität könnte in der Praxis auch kaum genutzt werden.

Hersteller wie Zeiss, Leica, Swarovski, Nikon, Kowa u.a. haben Spektivreihen im Programm, welche ebenfalls mit der APO-Technologie ausgestattet sind. Diese Spektive sind ein wenig schwerer als die baugleichen Geräte ohne APO, kosten aber deutlich mehr. Die bessere Farbqualität macht sich jedoch auch hier bezahlt, und ist bei astronomischen Beobachtungen nahezu unerlässlich.

Das Auflagemaß ist ein Begriff aus der Fotografie und Filmtechnik. Das Auflagemaß ist der Abstand zwischen dem Film oder CCD-Chip und dem Objektiv.

In der Fototechnik wird das Auflagemaß so eingestellt/konstruiert, dass die Schärfe in der Unendlich-Einstellung am besten ist.

Das Auflagemaß [engl. flange register, flange-film distance] bezeichnet die Entfernung zwischen Filmebene (bzw. Sensor) und vorderer Bajonettkante der Kamera. Unterschiedliche Kamerasysteme verwenden unterschiedliche Auflagemaße, die möglichst bis auf Toleranzen von +/-0,01 mm eingehalten werden sollten, damit die Unendlichkeitseinstellung des Objektivs gewährleistet bleibt. Zur Justage des Auflagemaß gibt es spezielle Messlehren, Abweichungen von der Kameranorm werden vom Kameraservice ggfs. durch hauchdünne Unterlegscheiben unter dem Bajonettring ausgeglichen. Die Position der Filmebene wird in der Regel auch durch ein stilisierten Kreis mit einem Strich in Höhe der Filmebene auf dem Kameragehäuse angegeben, was zwar nicht die geforderte Ablesegenauigkeit in Bezug auf Abweichung des Auflagemaßes bietet, aber dennoch insbesondere bei Makroaufnahmen und für Spezialaufgaben wichtig zu wissen ist.

Generell ist anzumerken, dass Spiegelreflexkameras wegen des Spiegelkastens ein deutlich größeres Auflagemaß besitzen als Messsucherkameras.

Vom Gesichtspunkt möglichst vielfältiger Adaptionsmöglichkeiten von Fremdobjektiven an ein Kamerasystem sollte das Auflagemaß möglichst kurz sein, was u.U. besondere Klappschiebemechanismen für den Schwingspiegel erfordert, damit dieser nicht mit den Objektiven kollidiert. Denn nur, wenn das Auflagemaß des Objektivs größer dem Auflagemaß der Kamera ist, lässt sich ein Adapter bauen, der genau die Differenz der Auflagemaße ausgleicht. Andernfalls verliert man die Fokussiermöglichkeit auf Unendlich.

Umgekehrt erlaubt ein größeres Auflagemaß bei sonst gleichem konstruktiven Aufwand größere Rückschwingspiegel, was im Hinblick auf möglichst 100 % Übereinstimmung von Sucherbild und Filmbild zu berücksichtigen ist. Bei Digital-SLRs kommt noch hinzu, dass der Strahlenverlauf bei kürzerem Auflagemaß u.U. "schräger" erfolgen muss, was für die Bildsensoren problematisch ist, da diese in der Regel winkelabhängige Empfindlichkeiten aufweisen. Bei der Fotografie auf Film war dies noch kein Kriterium.

In der Praxis sind die Vor- und Nachteile jedoch marginal, es gibt nur wenige Evidenzen dafür, dass bestimmte Objektive bei bestimmten Kamerasystemen konstruktiv nicht möglich sind, da das Auflagemaß zu kurz oder zu lang ist. So haben Nikon-SLRs ein eher langes Auflagemaß, was viele Adaptionen von Fremdobjektiven anderer Systeme ausschließt.

Auflösung

Als Auflösung oder Auflösungsvermögen bezeichnet man in der Fotografie die Fähigkeit eines Objektivs oder Films, bestimmte kleinste Strukturen noch wiedergeben zu können. Das Auflösungsvermögen kann auch anhand der Modulationsübertragungsfunktion (engl. modulation transfer function, MTF) angegeben werden.

Ermittlung

Zur Ermittlung des Auflösungsvermögens werden Testaufnahmen von Strichmustern angefertigt, die in der Regel schwarz-weiß oder zumindest einfarbig sind. Dazu wird ein Film mit einem Strichraster belichtet, das einen immer geringer werdenden Abstand (zunehmende Ortsfrequenz) hat. Mit einem Mikrodensitometer wird gemessen, wie stark die Unterscheidungen zwischen den immer enger werden Linien sind.

Die Ermittlung des Auflösungsvermögens erfolgt durch Abzählen der noch erkennbaren Anzahl von Strichintervallen pro Millimeter. Die durch den MTF-Wert beschriebene Bildqualität eines Films oder Objektivs berücksicht neben anderen Faktoren wie dem reproduzierbaren Bildkontrast auch das Auflösungsvermögen.

Die üblichen Verfahren liefern nur eine Aussage über das Auflösungsvermögen in Bezug auf Hell-dunkel-Kontraste. Es kann daraus nicht abgeleitet werden, wie gut die Auflösung von vielfarbigen Strukturen ist. Hierzu ist es notwendig mehrfarbige Vorlagen, wie zum Beispiel Weißlichtinterferogramme oder farbige Rauschmuster zu verwenden.

Diese Methode zur Ermittlung der Auflösung bietet den Vorteil der einfachen technischen Umsetzung und Vergleichbarkeit

• bei Bildaufnahme-Methoden mit gleicher physikalischer Grundstruktur
• beim Film eine Kornstruktur mit stochastischer Verteilung
• beim Sensor eine gleichmässige Matrix

Zum Vergleich verschiedener Grundstrukturen (analog und digital) ist dieses Verfahren ungeeignet, da hierbei nicht nur farbige Bildinformationen unberücksichtigt bleiben, sondern auch Struktureffekte (beispielsweise Moiré) vernachläsigt werden.

Digitales Auflösungsvermögen

Hier bietet die Menge der Pixel eine Orientierung. Diese wird oft in Megapixeln angegeben. Dies ist aber nur ein theoretischer Wert, denn eine Messung der tatsächlich physikalisch vorhandene Auflösung kann nur über eine differenzierte Messmethode ermittelt werden. Zur Zeit gibt es hierzu noch keinen einheitlichen Standard, so das zum Teil starke Schwankungen der Messergebnisse entstehen. U.a. muss berücksichtigt werden, das Struktureffekte (beispielsweise Moiré) das Messergebnis verändern können.

Verschiedene Ausschnitte ein und des selben Fotos. Der mittlere Ausschnitt ist von Artefakten überlagert ( Moiré ). Ohne Berücksichtigung von Struktureffekten kann die Auflösung nicht eindeutig ermittelt werden.

 

Auflösung und Schärfe

• Schärfe wird durch Unterschiede in Helligkeit, Farbe und Sättigung wahrgenommen. Diese Unterschiede werden in einem Foto (digital oder analog) sowohl zwischen den Bildpunkten (Körnung, Pixel) als auch innerhalb der Bildpunkte (Körnung, Pixel) dargestellt.
• Die Darstellung zwischen den Bildpunkten entspricht dem Mass der Auflösung. Die Darstellung innerhalb der Bildpunkte entspricht dem Kontrastumfang und seiner Differenzierung.

Analoge und digitale Auflösung

Chemischen Kleinbildfilm gibt es in vielen Empfindlichkeitsstufen. Je empfindlicher der Film desto körniger die Emulsionsschicht. Dies bedingt eine deutliche Reduzierung der Auflösung. Betrachtet man einen typischen recht feinkörnigen Kleinbildfilm der Empfindlichkeit ISO 100 nach ISO 5800, so erzielt eine kleine Digitalkamera mit sechs bis zehn Millionen Bildpunkten in etwa die gleiche Auflösung. Bedingt durch das immer noch sichtbare Filmkorn wirkt das Bild aber im Gegensatz zur digitalen Aufnahme deutlich unsauberer. Um die gleiche Auflösung zu erreichen, reichen in der Praxis meist vier bis sechs Millionen Bildpunkte völlig aus, um einen vergleichbaren Ausdruck zu produzieren. Die tatsächliche Auflösung hängt wesentlich von der Größe der Bildpunkte bzw. der Fläche des Bildsensors ab. Sinkt diese, verschlechtert sich die Auflösung zusehends. Das Phänomen der Beugung macht sich hier bemerkbar. Ein generalisiertes Motto „mehr Pixel = bessere Qualität“ ist daher ein Trugschluss.

Wird der Ausschnitt eines Siemensstern reproduziert, so ergibt sich für das digitale Bild (mittig) ein anderes Auflösungsmuster als für das analoge Bild (rechts).

Analoges und digitales Kontrastverhalten

Die Datenblätter für Amateur-Kleinbildfilme (ISO200) gaben Mitte der 90er Jahre einen Blendenumfang von ca. 6 Blendenstufen (ohne nennenswerte Artefaktbildung) an. Das entspricht etwa einem Empfindlichkeitsumfang von ISO 25 bis ISO 1600. Durch diese hohe Qualitätsreserve konnten bei der Fertigung von Kleinbildtechnik hohe Toleranzen bei der Belichtung eingeplant werden. Denn die Fehlbelichtungen konnten während des automatischen Optimierungsprozesses problemlos korrigiert werden.

Die durchschnittliche Amateur-Digitalkamera bietet heutzutage etwa vier Blendenstufen Kontrastumfang (ohne nennenswerte Artefaktbildung). Das entspricht einem Empfindlichkeitsumfang von ISO 50 bis ISO 800. Bedingt dadurch, und durch weitere Einschränkungen, muss eine Digitalkamera wesentlich präzisere Belichtungen erreichen, um dem Film vergleichbare Schärfeleistungen zu erreichen.

Eine durchschnittliche Digitalkamera hat eine Auflösung von mehreren Millionen Pixeln. Gleichzeitig besitzt jeder Pixel eine Kontrastdifferenzierung von mehreren Millionen Abstufungen (bei 24 bit Farbtiefe). Ein durchschnittlicher Kleinbildfilm besitzt eine vergleichbare Auflösung, aber ein wesentlich größeren Umfang an Kontrastdifferenzierungen. Das sorgt dafür, das analoge Fotografie in der Regel schärfere Ergebnisse liefert, als digitale Fotografie.

Um diesen Qualitätsmangel auszugleichen, wird ausnahmslos bei allen digitalen Bildern mit Hilfe mehrerer Optimierungsstufen der Schärfeeindruck verbessert.

Als Aufnahmeformat (Filmformat, Bildformat, Negativformat oder Konfektionierung) bezeichnet man in der Fotografie die Abmessungen des Bildes auf fotografischen Platten oder Filmen.

Seitenverhältnis

Jedes dieser Aufnahmeformate weist ein charakteristisches Seitenverhältnis auf, das bei der Kleinbildfotografie und vielen digitalen Spiegelreflexkameras 1,5 (3:2; in Anlehnung an Druck- und Papierformate), bei der Digitalfotografie mit Kompaktkameras dagegen i. d. R. 1,33 (4:3; in Anlehnung an die Fernseh- und Videonormen NTSC, PAL und SECAM) beträgt. Weitere elektronische Formate werden unter dem Begriff Bildauflösung zusammengefasst.

Aufnahmeformate von fotografischem Film

Übersicht

Auswahl wichtiger fotografischer Aufnahmeformate:

Vergleich der Aufnahmeformate des APS-, Kleinbild und Mittelformats

Kleinstbildfotografie

Das kleinste handelsübliche Aufnahmeformat ist das Minox-Kleinstbildformat 8×11 mm.

Kleinstkameras für 16-mm-Film der späten 60er Jahre mussten zunächst selbst konfektioniert werden; sie verwendeten ein Aufnahmeformat von 10×14 mm, für das später auch Kassetten angeboten wurden (z.B. Minolta-16).

Minolta führte 1970 eine fertig konfektionierte Kassette mit 16 mm-Film ein, die das 50 Prozent größere Aufnahmeformat 12×17 mm verwendete.

Die (noch nicht standardisierten) Miniaturkameras der 1850er Jahre verwendeten häufig fotografische Platten mit einer Seitenlänge von 2,5 cm, so beispielsweise die Apparate von Thomas Skaife (1858) und Charles Piazzi Smyth (1859 ff.). Diese Negative wurden – was zu dieser Zeit vollkommen unüblich war – vergrößert.

Advanced Photo Systen

Der APS-Film des 1996 eingeführten Advanced Photo Systems (APS), die letzte bedeutende fotochemische Neuentwicklung des letzten Jahrzehnts, weist ein Negativformat von 16,7×30,2 mm auf, der APS-Film selbst ist 24 mm breit; dieses Format gewinnt heute wieder eine gewisse Bedeutung als Sensorgröße von professionellen Digitalkameras.

Bei Einführung des APS-Films meinten manche Hersteller vollmundig, dass der Kleinbildfilm 135 in den nächsten 5-10 Jahren durch das Advanced Photo Systems (APS) verdrängt würde. Inzwischen ist es umgekehrt: Der APS-Film ist stark im Rückgang begriffen und wird nur noch in wenigen Standard-Empfindlichkeiten angeboten. Schwarz-weiss-Filme für APS (in Form von chromogenen S/W-Filmen) gibt es gar nicht mehr, ebenso wenig wie Dia-Filme.

Kodak Instamatic (126er) und Agfa Rapid

Die Instamatic-Kassetten (126er) aus den 1960er Jahren hatten ein Aufnahmeformat von 28,5×28,5 mm (rund 28×28 mm), die Filmbreite betrug 35 mm; der Film selbst ist zum üblichen 35-mm-Kleinbildfilm nicht kompatibel. Dieser Film wird heute nur noch als Farbfilm in der Filmempfindlichkeit ISO 200 von einem italienischen Hersteller und nur in sehr geringen Stückzahlen hergestellt. Die völlige Einstellung der Produktion weltweit ist absehbar.

Das Agfa-Rapid-Format aus der Mitte der 1960er Jahre verwendete das quadratische Aufnahmeformat 24×24 mm bei 24 Bildern pro Film.

Pocket-Kameras (110er)

Pocket-Kameras der 1970er Jahre verwendeten 110er-Filmkassetten mit dem Format 13×17 mm. Obwohl keine neuen Kameras für diesen Film mehr hergestellt werden, sind die Filme relativ unproblematisch erhältlich und werden von jedem Grosslabor verarbeitet.

Kodak Disc

Die 1982 eingeführte Kodak Disc verwendete ein Negativformat von ca. 8×10,5 mm. Auf eine Disc konnten immer 15 Aufnahmen gemacht werden. Kameras für dieses Format wurden bis etwa 1988 und Filme bis 1998 hergestellt. Heutzutage haben die meisten Großlabors keine Maschinen mehr zur Vergrößerung oder gar Entwicklung von Disc-Filmen, so dass die Besitzer von Disc-Negativen kaum eine Chance mehr haben, Abzüge machen zu lassen.

Kleinbildfotografieearbeite (135er)

Der beidseitig perforierte Kleinbildfilm wird konfektioniert aus 35-mm-Film als Rollfilm. Handelübliche Konfektionierungen sind für die Filmkamera 122 m (= 400 ft. / entsprechend ca. 4 Min.), 305 m (= 1000 ft. / entsprechend ca. 11 Min.) und in der Fotografie 24 und 36 Bilder (ca. 1,3 m).

In der Geschichte der Fototechnik wurde auch mehrfach mit Halbformaten experimentiert, beispielsweise durch Halbierung des Kleinbildfilms. Halbformatkameras verwenden 35-mm-Film im Format 18×24 mm; dieses Format entspricht also wieder dem ursprünglich verwendeten 35-mm-Kinofilm (Bildanzahl: 24, 48, 72).

Mit dem Format 24×24 mm der in den 50er Jahren gebaute Kleinbildkamera Zeiss Ikon Taxona sind ca. 50 Aufnahmen je Film möglich.

Panoramakameras verwenden 35-mm-Film beispielsweise mit dem Format 24×65 mm (z.B. Hasselblad XPan).

Ein Grund für die erstaunliche Dauerhaftigkeit des Kleinbildformats über rund 80 Jahre liegt möglicherweise in einer Erkenntnis, die schon Oskar Barnack aus Berechnungen zum Auflösungsvermögen des menschlichen Auges gewonnen hatte: Die optimale Bildgröße für fotografischen Film liegt demnach bei 22×23 mm.

Mittelformatfotografieearbe (120er, 220er u.a.)

Kleinbildformat 24×36 mm

Kleinstes Mittelformat 4,5×6 cm

Klassisches Mittelformat 6×6 cm

Rechteckiges Mittelformat 6×7 cm

Großformatfilm wird blattweise konfektioniert als Planfilm

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.

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 65×90 mm, 40×65 mm

Boxkameras verwendeten die Aufnahmeformate 6,5×11 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 gefertigte Fotoapparat, die berühmte Kodak Nr. 1 (You press the button, we do the rest), zeichnete runde (!) Bilder mit einem Durchmesser von 65 mm auf.

Rollfilme in anderen Konfektionierungen als 120 oder 220 werden von den grossen Herstellern nicht mehr angeboten; jedoch gibt es speziell in den USA Firmen, die sich auf Filme für klassische Kameras spezialisiert haben und fast jedes Rollfilmformat bei entsprechend hohen Preisen einzeln anfertigen. In jüngster Zeit gibt es sogar einen Hersteller aus Kroatien, der auf alten, aus Deutschland gekauften Maschinen wieder 127er-Filme herstellt und anbietet. Die Verarbeitung im Großlabor bereitet jedoch Schwierigkeiten, da der Film mit einer Breite von 4 cm nicht in die modernen Vergößerungsgeräte eingelegt werden kann. Wenn also Abzüge gemacht werden sollen, ist teure Handarbeit nötig.

Großformatfotografieearbeite

Großformat 9×12 cm (4×5"), 13×18 cm (5×7"), 18×24 cm (8×10"), 30×40 cm:

Digitalfotografie

In der Digitalfotografie werden teilweise Aufnahmeformate mit abweichenden Seitenverhältnissen verwendet; am weitesten verbreitet bei digitalen Kompaktkameras ist das Seitenverhältnis 1,33 (4:3). Digitale Spiegelreflexkameras weisen meistens ein Seitenverhältnis auf, welches dem des Kleinbildfilms von 1,5 (3:2) entspricht; es gibt aber auch digitale Rückteile für Mittelformatkameras, welche die dort üblichen Seitenverhältnisse 4:3 und 1:1 aufweisen.

Aufnahmeformate von fotografischen Platten

Ottomar Anschütz fotografierte mit seinem Electrotachyscop auf Glasplatten im Format 9x13 cm, was dem heutigen Großformat entspricht.

Noch um 1890 war das am weitesten verbreitete Negativformat 13×18 cm; das in den 1890er Jahren aufkommende Format 9×12 cm galt als "Kleinbild" und technisch minderwertig.

Klassische Aufnahmeformate

Die klassischen Aufnahmeformate wurden in der Frühzeit der Fotografie international normiert; folgende Plattengrößen waren verbreitet:

• Ganzplatte: 165×216 mm, 6½×8½ Inch
• Halbplatte: 114×140 mm, 4½×5½ Inch
• Viertelplatte: 83×108 mm, 3¼×4¼ Inch
• Sechstelplatte: 70×83 mm, 2¾×3¼ Inch
• Neuntelplatte: 51×64 mm, 2×2½ Inch

Als Autofokus (AF) wird die Technik einer Kamera oder allgemein eines jeden optischen Apparates bezeichnet, automatisch auf das Motiv scharfzustellen. Grundsätzlich wird zwischen passivem Autofokus, also solchem, der nur das vom Motiv abgestrahlte oder reflektierte Licht verwendet, und aktivem Autofokus unterschieden, der auch bei völliger Dunkelheit funktioniert.

Passiver Autofokus

Am weitesten verbreitet sind heute passive Autofokussysteme. Die beiden grundsätzlichen Techniken sind der Phasenvergleich und die Kontrastmessung. Der passive Autofokus ist auf genügende Beleuchtung und ausreichenden Objektkontrast angewiesen, um zu funktionieren. Durch Beleuchtung des Motivs mit einem Hilfslicht kann er jedoch zu einem aktiven Verfahren erweitert werden.

Kontrastmessung

Eine Fokussierung mittels Kontrastmessung läuft prinzipiell so ab, wie auch das Auge bzw. ein Fotograf ohne weitere Hilfsmittel fokussieren: Die Bildweite des Objektivs wird solange variiert, bis der Kontrast maximal ist. Da die Kamera im Gegensatz zu einem Lebewesen keine Vorstellung davon hat, wie weit das Motiv ungefähr entfernt ist, reicht eine einzige Kontrastmessung nicht aus, um die Fokussierrichtung festzulegen. Erst wenn mindestens zwei Messungen vorliegen, ist nicht nur die Richtung bekannt, sondern es kann die Fokusposition evtl. auch extrapoliert werden.

Die Methode der Kontrastmessung kommt häufig in Video- und kompakten Digitalkameras zum Einsatz. Hier ist ohnehin ein das gesamte Format ausfüllender Bildsensor vorhanden, und die Integration des Phasenkontrastverfahrens in diesen Chip wäre sehr aufwändig bis unmöglich. Aufgrund des rechnerischen Aufwandes und nötigen Vorwissens der absoluten Verfahren („Depth from Defocus“) kommen in der Praxis meist nur relative Verfahren („Depth from Focus“) zum Einsatz.

Der Prozessor der Kamera errechnet dabei die Frequenzverteilung im Bild. Je größer der Anteil der hohen Frequenzen, desto schärfer das Bild. Relatives Verfahren bedeutet, dass mehrere Aufnahmen mit unterschiedlicher Fokussierung notwendig sind, um eine Verbesserung oder Verschlechterung der Bildschärfe und die Richtung der nötigen Fokussierung zu ermitteln. Die Nachteile dieser Methode sind also großer Rechen- und Motoraufwand, was sich negativ auf die Batteriekapazität und Geschwindigkeit niederschlägt.

Phasenvergleich

Die ältere und bessere passive Methode ist der Phasenvergleich. Dieses Verfahren ist zwar komplexer und erfordert einen speziellen Sensor, es erfordert jedoch prinzipiell keine große Rechenleistung, und die Fokussierrichtung kann mit der ersten Messung bestimmt werden.

Die Methode wurde erstmals 1976 durch Honeywells Visitronic-Chip realisiert. Die erste damit ausgerüstete Serienkamera war die Konica C35-AF. Das Funktionsprinzip beruht auf Triangulation der Objektentfernung durch (mindestens) zwei durch die gleiche Linse schauende Autofokussensoren (Stereobild). Das Ergebnis ist eine schnelle und genaue Fokussierung. Bei Digitalkameras findet dieses Verfahren auf Grund der höheren Kosten und technischen Komplexität überwiegend in den teureren Spiegelreflexkameras Verwendung, jedoch sind beispielsweise viele Kompaktkameras der Firma Ricoh ebenfalls mit dieser Technik ausgestattet, hier "Hybrid-AF" genannt.

Aktiver Autofokus

Der aktive Autofokus funktioniert auch in absoluter Dunkelheit. Man unterscheidet zwischen direkter Entfernungsmessung mittels Ultraschallwellen und der Erweiterung von passiven Methoden mittels Objektbeleuchtung.

Ultraschall-Laufzeitverfahren

Ein aktives Ultraschallverfahren (Sonar) kommt beispielsweise seit 1982 bei diversen Polaroid-Kameras zum Einsatz. Dabei wird die Zeit, die der Schall von der Kamera zum Objekt und zurück benötigt, gemessen und je nach berechneter Entfernung fokussiert. Der Vorteil dieses Verfahrens ist, dass es extrem schnell funktioniert, da keine Probefokussierung wie bei der Kontrastmessung notwendig ist. Nachteilig ist, dass keine präzise Auswahl des Fokus auf dem Motiv möglich ist, und dass es durch Glasscheiben gar nicht und mit Spiegeln nur bedingt funktioniert, da es kein optisches Verfahren ist.

Licht-Laufzeitverfahren

Objektbeleuchtung

AF-Hilfslicht am Blitzgerät in Betrieb

AF-Hilfslicht (im Dunkeln auf weiße Wand projiziert)

Das AF-Hilfslicht ist meist rot (sichtbar) oder infrarot (unsichtbar, aber durch Längs-CA des Objektivs ungenauer). Wie im Bildbeispiel zu sehen ist, kommt dabei idealerweise kein gleichmäßiger Lichtfleck zum Einsatz, sondern es wird ein Muster auf das Motiv projiziert. Wenn der Phasenkontrast in der Horizontalen gemessen wird, eignet sich ein vertikales Linienmuster besonders gut. Der große Vorteil ist, dass mit solcher Beleuchtung sogar auf Flächen ohne jeden Kontrast fokussiert werden kann. Dieses Verfahren kommt deshalb auch dann zum Einsatz, wenn das Objekt eigentlich genügend Licht für die Messeinrichtung liefert, jedoch zu geringen Kontrast aufweist. Wenn die Kamera über kein eigenes Blitzlicht verfügt, ist das AF-Hilfslicht meist im Blitzgerät eingebaut.

Neben der (zeitlich) kontinuierlichen Ausleuchtung mit einem AF-Hilfslicht werden auch Messblitze verwendet. Diese Methode ist wohl kostengünstiger zu realisieren, hat aber neben der „Auffälligkeit“ den Nachteil, dass wegen der gleichmäßigen Ausleuchtung wie bei passiven Verfahren nur auf Objekte mit ausreichendem Konstrast scharf gestellt werden kann. Vorteilhaft ist, dass auch stark bewegte Objekte wegen fehlender Bewegungsunschärfe scharf gestellt werden können.

Allgemeine Eigenschaften

Die Geschwindigkeit und Genauigkeit des Autofokus kann sehr gut sein. Normalerweise liegen sie über dem, was manuell erreicht werden kann. Moderne Kameras messen verschiedene Bereiche des Bildes und entscheiden, wo das Objekt ist. Einige Kameras sind auch fähig zu entscheiden, ob sich das Objekt auf die Kamera zu oder von ihr weg bewegt sowie welche Geschwindigkeit es hat und verfolgen es.

Einfache AF-Systeme besitzen einen Fokussensor. Höher entwickelte verfügen jedoch über ein ganzes Gitter von Sensoren. Die Nikon D3 und andere (semi-)professionell angesiedelte Nikon Modelle haben sogar 51 Sensoren, die einzeln auswählbar sind, um das zu fokussierende Objekt zu erfassen.

Funktionsweise

Der eine Teil, welcher über den anderen geschoben wird, besitzt einen Längsschlitz, an dessen Ende sich rechtwinklig ein kurzer Querschlitz ansetzt. Der andere Teil besitzt dagegen einen Knopf, der in den Querschlitz eingeführt wird und dann die feste Verbindung bewirkt.

Prinzipskizze eines Bajonettverschlusses

Vor und nach dem Verbinden

Bajonettverschluß an einer Kamera

Das Gegenstück am Objektiv

LED -Lampe mit Bajonettverschluss

Verwendung

Bajonettverschlüsse finden sich heute beispielsweise an:

• Wechselobjektiven von fotografischen Kameras
• Steckverbindungen für Kabel (BNC-Steckverbinder, ST-Stecker)
• Verpackungen von CDs und DVDs (Cakebox)
• Espresso-Maschinen
• Glühlampen an Kraftfahrzeug-Scheinwerfern
• Tankdeckeln von Kraftfahrzeugen
• Halsketten

Lampen-Bajonettverschluss

Balgengerät

Kamera und Objektiv mit Umkehrring an einem Balgengerät

Lichtstarke Normalobjektive und insbesondere Weitwinkelobjektive erreichen oftmals eine wesentlich bessere Bildqualität, wenn sie in Umkehrposition mittels Umkehrringen am Filtergewinde befestigt werden (Retrostellung).

Manche Balgengeräte erlauben mit Übertragungswellen die Nutzung einiger Automatik-Funktionen zwischen Kamera und Objektiv, zum Beispiel das Schließen der Blende vor dem Verschlussablauf, und teils auch die Übertragung des eingestellten Objektiv-Blendenwertes an das Kameragehäuse, so dass auch mit dem Balgen die Offenblendenmessung möglich ist. Bei mechanischer Übertragung funktioniert dies jedoch nur in der „Normalposition“, also mit nicht reversiertem Objektiv. Aufgrund des Spiels der Übertragungselemente sinkt auch die Genauigkeit der mechanischen Übertragung. Kamerasysteme, die sämtliche Objektivfunktionen elektrisch übertragen, ermöglichen bei entsprechend ausgestatteten Balgengeräten verlustfreie Übertragungsfunktionen, teilweise auch in Retrostellung.

Balgengerät und Objektiv mit montiertem Retroadapter, hier für Minolta MD

Automatik-Balgengerät mit mechanischer Blendenübertragung

Balgengerät für M42-Kameras

Balgen mit Diakopiervorsatz

Die Belichtung fotografischen Aufnahmematerials wird von drei Faktoren bestimmt: der Empfindlichkeit, der Blende und der Zeit. Sie ist ausgewogen, wenn Lichter und Schatten im Bild noch Zeichnung aufweisen.

Empfindlichkeit

Kontrastwiedergabe in Abhängigkeit von der Empfindlichkeit

Die Filmempfindlichkeit, der bei Digitalkameras die Empfindlichkeit des Bildsensors entspricht, wird heute überwiegend in ISO angegeben. Die Reihe der gängigen Werte lautet:

ISO 100 – 200 – 400 – 800 – 1600

Dabei bedeutet die aufsteigende Zahlenfolge nicht nur rechnerisch eine Verdopplung des vorausgehenden Wertes, sondern ein Film mit der nächsthöheren ISO-Angabe ist auch doppelt so lichtempfindlich wie der vorausgehende, in umgekehrter Reihenfolge halb so lichtempfindlich.

Die Wahl der Empfindlichkeit hängt zunächst vom Motivkontrast ab. Ist der Unterschied zwischen Licht (nicht weiß) und Schatten (nicht schwarz) im Motiv sehr groß, besitzt es also eine große Anzahl von fein differenzierten Zwischentönen, wählt man die höhere Empfindlichkeit, weil sie eine flachere Gradation aufweist und somit feinere Details wiederzugeben in der Lage ist. Dementsprechend wählt man bei geringem Motivkontrast eine niedrige Empfindlichkeit, weil die Gradation hier steiler ist und weniger differenzierte Zwischentöne umfasst.

Mit zunehmender Empfindlichkeit steigt aber bei Filmen das Sichtbarwerden seiner Körnigkeit, bei Digitalkameras das Bildrauschen. Daher sollte für die meisten Motive ein mittlerer Wert aus der vorstehenden Zahlenreihe ausreichend sein und nur in Ausnahmesituationen eine geringe Empfindlichkeit gewählt werden, wenn etwa Dokumente abgelichtet oder unter gestalterischem Gesichtspunkt kontrastreich nur wenige Details wiedergegeben werden sollen oder das Aufnahmelicht zu stark ist, hohe Empfindlichkeit, wenn das Aufnahmelicht zu schwach ist.

Liegt die Empfindlichkeit des Aufnahmematerials einmal fest, bestimmen nur noch die Werte von Blende und Zeit die Belichtung.

Blende

Blende ist zunächst einmal eine meist aus dünnen einzelnen Lamellen gebildete Öffnung in den Objektiven, deren Durchmesser sich häufig durch Drehen eines Ringes außen an den Objektiven vergrößern oder verkleinern lässt. Sodann meint Blende auch das Verhältnis von Öffnung zu Brennweite eines optischen Systems. Ein Teleobjektiv beispielsweise von 50 mm freier Öffnung (D) und 200 mm Brennweite (f) besitzt die Blende 50 : 200 = 1 : 4, auch f / 4 geschrieben. Die Öffnung selbst wird im Gegensatz zu anderen optischen Geräten bei den fotografischen Objektiven nicht angegeben, weil sie für die fotografische Praxis ohne weitere Bedeutung ist, sondern nur die Brennweite und die Blende, also 200 mm 1 : 4, wobei die angegebene Blende (hier 4) die größt einstellbare des Objektivs und damit seine Lichtstärke bezeichnet. Übliche Blenden sind:

f 2,8 – 4 – 5,6 – 8 – 11 – 16 – 22

Da die Blende ein reziproker Wert ist, bedeutet eine große, weit geöffnete Blende eine kleine Blendenzahl und eine kleine, eng geschlossene Blende eine große Blendenzahl. In der angegebenen Reihenfolge wird von Stufe zu Stufe die Lichtstärke des Objektivs und damit die auf das Aufnahmematerial einwirkende Belichtung halbiert, in umgekehrter Reihenfolge verdoppelt. So bezeichnet man den Unterschied in der Belichtung, der durch Verstellen um eine Blende zustandekommt, als Blendenwert, auch Lichtwert (LW) genannt. Somit entspricht ein Blendenwert einer Filmempfindlichkeitstufe. Daher kann ein Bild beispielsweise, das mit ISO 400 und Blende 16 belichtet wurde, bei gleichbleibender Belichtungszeit mit demselben Belichtungsergebnis auch mit ISO 200 und Blende 11 gemacht werden.

Die Blende dient aber nicht nur der Belichtungssteuerung, sondern sie legt auch die Schärfentiefe im Bild fest. Soll sich das zu fotografierende Objekt von unscharfem Hintergrund abheben, wählt man eine große Blende. Soll dagegen vom Vordergrund bis in den Hintergrund hinein gleichermaßen Schärfe liegen, nimmt man eine kleine Blende.

Das Abblenden eines Objektivs kann aber nicht beliebig betrieben werden, denn sein optisches Auflösungsvermögen ist proportional zu seinem Öffnungsverhältnis. Je größer die Öffnung und je kleiner die Brennweite, umso größer ist das Auflösungsvermögen. Mit dem Schließen der Blende wird bei gleichbleibender Brennweite daher auch das Auflösungsvermögen des Objektivs herabgesetzt. Ähnlich verhält es sich mit dem Auflösungsvermögen eines Films oder Sensors, das seiner Körnigkeit beziehungsweise der Anzahl seiner Pixel entspricht. Je feinkörniger desto höher ist die Auflösung. Vergleicht man nun die Auflösungsvermögen von Objektiv und Aufnahmematerial miteinander, gelangt man gewöhnlich bei Blende 16 in den Bereich, bei dem das Auflösungsvermögen des Objektivs das Auflösungsvermögen des Aufnahmematerials unterläuft. Allgemeine Bildunschärfe ist die Folge.

Zeit

Belichtungszeit ist die Dauer, für die sich der Verschluss der Kamera öffnet und das Aufnahmematerial dem durch das Objektiv projizierten Bild aussetzt. Übliche Belichtungszeiten sind:

sec 1/15 – 1/30 – 1/60 – 1/125 – 1/250 – 1/500 – 1/1000

Wie bei der Blende wird auch hier in der angegebenen Reihenfolge die auf das Aufnahmematerial einwirkende Belichtung von Stufe zu Stufe halbiert, in umgekehrter Reihenfolge verdoppelt, so dass man auch den Unterschied zwischen zwei Werten in der Zeitreihe als Blendenwert oder Lichtwert bezeichnet.

Kurze Belichtungszeiten nimmt man, wenn das Aufnahmelicht sehr hell ist, oder um Bewegung zu stoppen, lange Belichtungszeiten, wenn das Aufnahmelicht schwach ist oder um Wisch- oder Fließeffekte zu erzielen. Bei Belichtungszeiten von 1/125 sec an abwärts besteht stets Verwacklungsgefahr, so dass Blitzlichteinsatz oder ein Stativ erforderlich werden.

Weil sowohl in der Blenden- als auch in der Zeitreihe die Lichteinwirkung in aufsteigender Reihenfolge halbiert und in absteigender Reihenfolge verdoppelt wird, lassen sich die für eine korrekte Belichtung erforderlichen Werte für die Blende und die Zeit gegeneinander verschieben. So erhält man dasselbe Belichtungsergebnis, wenn man statt mit Blende 8 und 1/250 sec mit weiter geöffneter Blende 5,6 aber verkürzter Zeit 1/500 sec belichtet.

Bei Belichtungszeiten von etwa 1/2000 sec an abwärts und bei Belichtungszeiten von einer Sekunde an aufwärts gilt diese Regel allerdings nicht mehr uneingeschränkt, denn tatsächlich wird für eine ausgewogene Belichtung mehr Licht benötigt, als die Regel angibt. Im Kurzzeitbereich spricht man vom Kurzzeiteffekt, im Langzeitbereich nach seinem Entdecker vom Schwarzschildeffekt.

Messung

Die Ermittlung von richtiger Blende und Zeit erfolgt mit Belichtungsmessern.

Reflexion des Lichts in 18%-Stufen

Alle fotografischen Aufnahmematerialien und Messgeräte sind auf ein sogenanntes mittleres Grau kalibriert, was deshalb möglich ist, weil sich alle Farben von der Helligkeitsverteilung her auf die verschiedenen Töne des Grau reduzieren lassen. Dabei wird die durchschnittliche Lichtreflexion in Innenräumen zugrundegelegt, die der Reflexion von 18 % des auffallenden Lichts entspricht. Der Unterschied zwischen diesem Grau und 90-prozentigem Weiß, das gerade noch ein wenig Zeichnung wiedergibt, beträgt zwei Blendenwerte.