Fototechnik
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Alle modernen Kameras besitzen ähnliche funktionale Bestandteile, die in einem Gehäuse (Kamera) verbaut sind.
Das Licht findet seinen Weg durch ein Linsensystem (Objektiv) über eine einstellbare Öffnung (Blende) zum Aufnahmemedium (Bildsensor oder Film). Der Verschluss sitzt vor dem Aufnahmemedium und wird durch den Auslöser betätigt.
Durch den Sucher wird das Motiv gewählt und die Entfernung mit einer Vorrichtung zur Änderung der Bildschärfe (Fokussierung) eingestellt.
Bei den Suchersystemen gibt es erhebliche Unterschiede. In der Welt der analogen Fotografie waren sogenannte Sucherkameras am weitesten verbreitet. Der Fotograf betrachtet das Motiv hier durch ein kleines Sichtfeld an der Kamera, das gegebenenfalls noch eine Vergrößerungslinse enthält (= einfache Sucherkamera).
Wenn das Suchersystem mit der Entfernungseinstellung des Objektivs verbunden ist, spricht man von einer Messsucherkamera. Die Entfernungsmessung wird in diesem System meist als Schnittbildentfernungsmesser oder Mischbildentfernungsmesser ausgeführt.
Wird das Motiv durch die Kameraoptik betrachtet und über ein Spiegelsystem zum Sucher geleitet, spricht man von einer Spiegelreflexkamera.
Der Vorteil liegt in der direkten Beurteilung von Sehfeld und Schärfe, so wie es auf dem Foto abgelichtet wird. Er muss aber durch den höheren technischen Aufwand erkauft werden, da der Spiegel bei der Aufnahme aus dem Sichtfeld geklappt werden muss und das typische Geräusch erzeugt.
Digitale Kameras, bei den das Bild von der Kameraoptik an den einen kleinen Bildschirm in der Sucheroptik übertragen wird, nennen sich digitale Systemkameras. Hier sind in der Regel die Vorzüge des Spiegelreflexsystems mit einem geringeren Kameragewicht verbunden. Durch die Entwicklung von hochauslösenden Monitoren sind hier keine gravierenden Nachteile gegenüber den Spiegelreflexsystemen zu sehen.
Das Objektiv ist das Auge und damit eine der wichtigsten Komponenten der Kamera. In ihm wird das Licht gesammelt und zur Aufnahmeeinheit geleitet. Das Objektiv enthält ein oder mehrere Linsen und Spiegel. Je höher deren Qualität und Verarbeitung, umso besser ist die Lichtausbeute.
Objektive können fest verbaut sei, wie zum Beispiel bei Kompakt- oder Smartphone-Kameras. Bei Wechselobjektiven lässt sich dieses von der Kamera trennen und gegen andere tauschen.
Anhängig von der Einsatzweise wird grundsätzlich zwischen Normal-, Weitwinkel- und Teleobjektiv unterschieden. Weitere Bauformen für spezielle Anwendungen sind das Makro- und das Fisheye-Objektiv.
Normalobjektive verfügen über eine Brennweite, die etwa der Diagonalen des Aufnahme-Bildformats entspricht. Beim Kleinbildformat hat sich in der Praxis eine Brennweite von 50 mm durchgesetzt. Beim APS-C-Format (Sensordiagonale ca. 28 mm) entspricht die Normalbrennweite ungefähr 30 mm.
In den Objektiven verbaut sind auch die Vorrichtungen zur Scharfeinstellung des Motivs sowie die Blendenmechanik. Bei Digitalkameras haben Objektive einen internen Stromanschluss da Fokussierung und Blendensteuerung elektromechanisch erfolgen.
Hinzu kommt je nach System eine im Objektiv verbauter Mechanismus zur Verringerung von Verwacklung (Shake Reduction) der ebenfalls Strom benötigt.
Die Blende ist eine Vorrichtung die den Lichteinfall reguliert. Sie ist mit der Irisfunktion unseres Auges vergleichbar. Die Blende befindet sich in der Kamera unmittelbar in oder hinter dem Linsensystem des Kamera-Objektivs.
Die meist verwendete Irisblende besteht aus mehreren Lamellen, die über eine Mechanik gemeinsam nach innen oder außen gedreht werden können. Hierdurch wird eine nahezu kreisrunde Öffnung mit verstellbarem Durchmesser gebildet.
Die Veränderung der Blende erfolgt stufenweise (Blendenstufe) entweder mechanisch oder elektromechanisch. Wenn sich die durch das Objektiv fallende Lichtmenge halbiert oder verdoppelt ergibt sich eine Veränderung um eine Blendenstufe.
Da die Blendenöffnung idealerweise eine Kreisfläche ist errechnet sich die Veränderung der Blendenstufen um den Faktor 1,4. Als Besonderheit haben große Blendenöffnungen eine hohe Zahl und niedrige Blendenöffnungen eine hohe Zahl.
Bei Werten von 1 bis 8 spricht man von "offener Blende", bei Werten über Blende 8 von "geschlossener Blende".
Bei den Sensoren von Digitalkameras entsteht beim Lichteinfall eine elektrische Spannung auf dem lichtempfindlichen Halbleiter. Diese elektrischen Signale werden ausgelesen und in Helligkeitswerte umgesetzt.
Damit aus den farbblinden Helligkeitswerten Farbinformationen werden, müssen diese durch einen vorgelagerten Filter (z.B. Bayer-Filter) für jede RGB-Farbe interpretiert werden.
Im Wesentlichen werden der CCD-Chip und der CMOS-Chip unterschieden. Die CMOS-Technik hat den Vorteil, dass sie sich günstiger produzieren lässt als die CCD-Technik und einen geringeren Energieverbrauch aufweist. Der Nachteil liegt allerdings in einer höheren Rauschempfindlichkeit.
Die derzeit gängigen Sensorformate bei Spiegelreflexkameras und spiegellosen Systemkameras sind:
Mittelformatkameras nutzen Sensoren, die über das Vollformat hinausgehen. Hier sind bei den Kameraherstellern unterschiedliche Sensorgrößen zu finden (53,9x40,4 mm, 49,1x36,8 mm, 43,8 x 32,9 mm).
Die Brennweite ist vereinfacht ausgedrückt der Abstand von der hintersten Linse des Objektivs bis zum Brennpunkt, also zum Sensor der Kamera. Die Brennweite ist auf dem jeweiligen Objektiv aufgedruckt und ist immer in Bezug auf das Vollformat angegeben.
Die Brennweite eines Objektivs wirkt sich unmittelbar auf die Abbildungsgröße aus, je größer die Brennweite, umso kleiner der Blickwinkel bzw. der Abbildungsmaßstab. Da die Sensoren von Digitalkameras in der Regel eine kleinere Abbildungsfläche haben als das Kleinbildformat, ist der Darstellungswinkel ebenfalls kleiner.
Bei Digitalkameras wird diese Auswirkung als effektive Brennweite bezeichnet und mit dem Cropfaktor berücksichtigt. Die Diagonale eines Kleinbildformates steht zu derjenigen eines Sensors im APS-C-Format im Verhältnis von rund 1,5:1 (Cropfaktor).
Ein Objektiv mit der aufgedruckten Brennweite von 100 mm wirkt sich bei einer Digitalkamera im APS-C-Format wie eine effektive Brennweite von 150 mm aus. Der Abbildungswinkel ist entsprechend kleiner. Diese Wirkung kann insbesondere bei der Kaufentscheidung oder Auswahl eines Objektivs von Bedeutung sein.
| Bezeichnung | Sensorgröße | Cropfaktor |
|---|---|---|
| 1/2.3″ Sensor | 6,3 x 4,7 mm | 5,5 |
| 1/1,7″ Sensor | 7,6 x 5,7 mm | 4,6 |
| 1″ Sensor | 13,2 x 8,8 mm | 2,7 |
| Micro Four Thirds (4/3) | 17,3 x 13 mm | 2,0 |
| APS-C Format | 23,5 x 15,6 mm | 1,5 |
| APS-H | 26,6 x 17,9 mm | 1,3 |
| Vollformat (Kleinbildfilm) | 36 x 24 mm | 1,0 |
| Mittelformat | 44 x 33 mm | 0,8 |