Beugung

Licht hat ein leicht zu beeinflussendes Gemüt. Nebst Linsen formen auch Kanten den Lichtweg in dem sie den Lichtstrahl beugen. Die Blende im Objektiv ist eine solche Kante. Licht, welches durch diese Blende geht wird geringfügig gestreut, daher wird unser Motiv auch bei einem ansonsten fehlerfreien Objektiv nicht ganz fehlerfrei abgebildet. Aus jedem Punkt im Motiv, welcher auch im Bild als Punkt abgebildet werden sollte, wird ein kleines Scheibchen mit hellem Zentrum und einem umgebenden Lichthof. Die Begründung dafür liegt in der (Wellen-)Natur des Lichts, es handelt sich dabei also nicht um eine Abbildungsfehler der Optik, sie kann nichts dafür, sie kann den Fehler aber auch nicht korrigieren.

Durch Beugung an der Blende wird somit die Auflösung feinster Details im Bild begrenzt:

  1. Das Mass der Beugung ist abhängig vom Durchmesser der Blende und damit von der verwendeten Blendenzahl. Je stärker die Blende geschlossen wird, desto stärker ist die Beugung.
  2. Andererseits ist die Auswirkung der Beugung auch abhängig von der Bildweite. Da die Bildweite mit dem Abbildungsmassstab variiert, ist das Mass der Beugung auch abhängig vom Abbildungsmassstab. Je grösser der Abbildungsmassstab unserer Aufnahme ist, desto stärker wirkt sich die Beugung aus.

Mit grösser werdendem Abbildungsmassstab und zunehmender Abblendung verliert unser Bild also an Auflösungsvermögen in den feinen Details, bis hin zum Punkt, wo dies als allgemeine leichte Unschärfe im Bild auch wahrgenommen wird.

Förderliche Blende

Die sogenannte förderliche Blende definiert eine sinnvolle Grenze für die Abblendung. Das akzeptierte Mass der Unschärfe ist wiederum der zulässige Unschärfekreiskreis wie wir ihn schon von der Schärfentiefe her kennen, diesmal aber verursacht durch die Beugung.

Format Abbildungsmassstab
1:10 1:5 1:3 1:2 1:1 2:1 3:1 5:1
APS-C
(ZK=0,019mm)

25,7

23,6

21,2

18,9

14,2

9,4

7,1

4,7
24x36 mm Kleinbild
(ZK=0,03mm)

40,6

37,3

33,5

29,8

22,4

14,9

11,2

7,5
6x6 cm Mittelformat
(ZK=0,06mm)

81,3

74,5

67,1

59,6

44,7

29,8

22,4

14,9

Förderliche Blende in Abhängigkeit des Abbildungsmassstabes für
verschiedene Bildformate. In Klammer ist jeweils der Durchmesser
des zulässigen Unschärfekreises angegeben.

Für die Werte der förderliche Blende bei verschiedenen Abbildungsmassstäben gibt es Tabellen.

Die Beugung führt dazu, dass wir im Makrobereich nicht so stark abblenden dürfen wie wir dies zu Gunsten erhöhter Schärfentiefe gerne tun würden. Man sollte sich auch bewusst sein, dass durch das Abblenden auf diese Werte die Schärfe bereits bis an die Grenze der Wahrnehmbarkeit bei normaler Betrachtung reduziert ist, der ganze Megapixelwahn heutiger Kameras ist hier schon längst ins absurde geführt. Ob die Beugung dann auch tatsächlich sichtbar wird hängt jedoch auch vom Kontrast und den Strukturen des Motivs ab, daher sollten die Werte in den Tabellen vorerst mal als Richtwert verstanden werden. Eine Überprüfung des Bildes bei starker Vergrösserung fein strukturierter Motivausschnitte liefert dann eine etwas konkretere Idee des Sachverhalts.

Abbildungsmassstab 1:1 auf das APS-C Format.
Der Detail-Ausschnitt ist farbig markiert

Detailansicht bei Blende 8

Detailansicht bei Blende 32. Die Beugung
macht sich gut bemerkbar.

Um den Effekt der Beugung zu illustrieren entstand die nebenstehende Aufnahme zwei mal, einmal bei Blende 8 und einmal bei Blende 32.

Beim der Bildgrösse handelt es sich um einen Sensor mit dem APS-C-Format (Cropfaktor = 1,5). Der Abbildungsmassstab beträgt ziemlich genau 1:1.

Aus den beiden Aufnahmen wurde jeweils die identischen Ausschnitte entnommen - nebenstehend farbig gekennzeichnet. Die Ausschnitte sind untenstehend zu sehen.

Die erste Detailansicht entstand bei Blende 8. Richtig scharf will uns das Bild nicht erscheinen, dies ist vor allem der geringen Schärfentiefe zu verdanken, aber Details innerhalb der Nähte sind doch klar zu erkennen. Von der Oberflächenbeschaffenheit des roten Materials hingegen ist nicht viel zu erahnen, dafür ist die Schärfentiefe zu gering.

Aber wir können ja noch weiter abblenden...

Die zweite Detailansicht zeigt den gleichen Ausschnitt bei Blende 32. Wir hätten erwartet, dass das rote Grundmaterial durch die geschlossene Blende in den Schärfebereich gerückt wäre und seine Oberflächenstruktur sichtbar würde. Statt dessen finden wir das Bild zugedeckt von einer allgemeinen matschigen Unschärfe, gleichermassen wie ein schlechter Koch sein altes Schnitzel unter brauner Sosse versteckt. Scharf sieht definitiv anders aus.

Ein Kompromiss

Betrachtet man nur den Effekt der Beugung, so hat ein Objektiv bei offener Blende das höchste Auflösungsvermögen und durch jeden Abblendungsschritt nimmt dieses Vermögen kontinuierlich ab. Bei der förderlichen Blende bewirkt die Beugung im Bild eine allgemeine Unschärfe wie wir sie durch den zulässigen Unschärfekreis als Grenze zwischen scharf und unscharf definierten. Wir sind also bereits in der exakten Schärfeebene an die Grenze zur Unschärfe gelangt, eine Schärfentiefe im eigentlichen Sinne existiert daher nicht mehr. Erschwerend kommt hinzu, dass das Schärfekriterium mit einem zulässigen Unschärfekreise von 1/1500 der Bilddiagonale selbst keineswegs hohe Ansprüche an die Schärfe zu befriedigen mag. Aber das ist noch nicht alles. Objektive weisen selbst auch noch Abbildungsfehler auf und einige davon lassen sich durch Abblenden reduzieren.

Dies bedeutet, dass das Auflösungsvermögen der Optik vorerst durch Abblenden steigt, aber durch die zunehmende Beugungsunschärfe ab einem kritischen Punkt wieder abfällt. Somit gibt es für jede Optik in Abhängigkeit des Abbildungsmassstabes eine optimale Blendeneinstellung mit höchstem Auflösungsvermögen. Dieser Blendenwert wird Kritische Blende genannt.

Bei normaler Fotografie mit kleinen Abbildungsmassstäben liegt die Kritische Blende bei Objektiven für das Kleinbildformat oftmals im Bereich von Blende 5,6 oder 8. Für Makrofotografie mit Abbildungsmassstäben im Bereich nahe 1:1 ist eine Blendenstufe unter der förderlichen Blende oft kein schlechter Kompromiss.