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Bedeutende Fortschritte in der Objektivkonstruktion

Objektive sind die Augen der Kamera. Sie erweitern die kreativen Möglichkeiten und gestatten die perfekte Wahl des Ausschnitts und der Perspektive. Darüber hinaus bestimmen sie wesentlich die Qualität der Bildergebnisse. Der Aufschwung der Spiegelreflexphotographie rückt auch das Systemzubehör, allem voran die Wechselobjektive, immer stärker in den Fokus. Und das ist auch gut so - nicht nur wegen der guten Entwicklungen bei den Verkaufszahlen. Die ganze Bandbreite der Entwicklungen, mit denen die Optikindustrie und die Kamerahersteller die technischen sowie gestalterischen Möglichkeiten der Photographie in Zukunft erweitern werden, wird eines der zentralen Themen der photokina in Köln vom 23. bis 28. September 2008 sein. Wer im Bilde sein und bleiben möchte, der kommt um einen Besuch der World of Imaging mit ihren über 1.600 Ausstellern nicht vorbei.

Herzstück digitaler Aufnahmesysteme sind die Bildsensoren in Kombination mit dem nachgeschalteten Prozessor zur Auswertung und Entwicklung der Bilddaten. Beide können im Idealfall aber nur so gut sein, wie das vom Objektiv auf die Sensorfläche projizierte Bild. Mit zunehmender Sensorleistung wachsen auch die Anforderungen an die Abbildungsleistung des Objektivs. Sowohl die Sensorgröße als auch die Sensoreigenschaften bestimmen, wie ein Objektiv für ein Aufnahmesystem optimal beschaffen sein sollte.

War zu den Anfängen der digitalen Spiegelreflexphotographie die Kompatibilität der Kameras zu Objektiven aus der Zeit, wo noch vorwiegend auf Film photographiert wurde, ein Argument für die Kaufentscheidung, so tritt dies mit den immer höher werdenden Auflösungen der Sensoren zunehmend in den Hintergrund. Schon die unterschiedliche Beschaffenheit der lichtempfindlichen Elemente beim Film und bei den Sensoren stellt für eine optimale Abbildung abweichende Anforderungen auf die Lichtführung der optischen Systeme. Während sich die lichtempfindlichen Substanzen des Films mit winzigen, flachen Plättchen vergleichen lassen, gleichen die Pixel eines Sensors eher kleinen Röhrchen. Schräg auf den Sensor einfallende Lichtstrahlen treffen zum Teil nicht den Boden dieser Röhrchen, wo sich die lichtempfindlichen Sensorzellen befinden. Je schräger der Strahleneinfall umso größer der Anteil des Lichts, der nicht zur Bilderstellung genutzt werden kann. Moderne, für die Digitalphotographie gerechnete Objektive besitzen daher eine Lichtführung, durch die die Lichtstrahlen möglichst senkrecht auf den Sensor fallen.

Bedeutende Fortschritte gibt es auch bei den für Objektive verwendeten Materialien, wie optischen Gläsern und Kunststoffen, sowie bei den Fertigungsmethoden und Vergütungsverfahren. Immer häufiger werden Objektive mit eigenen Minicomputern für den Datenaustausch mit der Kamera ausgestattet. So lassen sich beispielsweise Defizite der Abbildungsleistung, wie zum Beispiel Vignettierungen in den Randbereichen, an den Kameracomputer melden, der diese dann rechnerisch ausgleicht. Kennt die Kamera Brennweite, Entfernungseinstellung und Blendenöffnung, kann sie wiederum automatisch die optimale Sensorempfindlichkeit und Verschlusszeit für eine perfekte Abbildung vorgeben.

Neue Verfahren bei der Oberflächenvergütung von Linsen durch das Auftragen effektiver reflexmindernder Schichten unterdrücken Geisterbilder, stärken die Kontrastleistung und erhöhen die Lichtdurchlässigkeit der Objektive. Neue Materialien aber auch innovative, in den Nano-Bereich vordringende Methoden zum Aufbringen dieser Spezialschichten, geben modernen Objektivvergütungen eine neue Dimension.

Die früher handwerklich anspruchsvolle und schwierige Herstellung asphärischer Linsen, wie sie zur Optimierung der Objektivleistung immer häufiger eingesetzt werden, wurde nicht nur weitgehend automatisiert, die hochmodernen Maschinen erlauben auch deutlich größere Linsen mit noch komplizierteren Formen und Oberflächen. Hybridlinsen aus Glas und leicht formbaren optischen Kunststoffen haben einen Quantensprung hinsichtlich Qualität und Haltbarkeit gemacht.

Sensorgröße und Bildwinkel
Zwei Faktoren haben die Sensorhersteller zu Entwicklung immer kleinerer Sensoren mit immer höheren Auflösungen bewogen: Einer liegt in den Fertigungsmethoden für die Sensorherstellung selbst, der andere erklärt sich aus dem Trend zur Miniaturisierung der Aufnahmegeräte.

Die Produktion von Sensoren erfolgt auf sogenannten Wafern, deren Durchmesser augenblicklich meist bei 300 mm liegt und der langsam auf 450 mm erweitert werden soll. Es liegt nahe, dass die Industrie versucht, bei den komplexen Fertigungsmethoden so viele Sensoren wie nur möglich auf einem solchen Wafer aufzubringen. Das wiederum heißt: Sie muss einen optimalen Kompromiss zwischen Produktivität und Sensorgröße finden, um auch akzeptable Kosten zu erreichen. Deshalb wurden die meisten Digitalkameras bisher mit kleineren Sensoren ausgestattet.

Die größte Verbreitung hat das sogenannte APS-C-Format, das mit den Maßen von etwa 22,5 x 15 mm ungefähr dem gleichnamigen „Classic“-Aufnahmeformat des Advanced Photo Systems (APS) mit einem Seitenverhältnis von 3:2 entspricht. Daneben gibt es auch SLR-Kameras mit etwas größeren Sensoren im Format von etwa 28,7 x 19,1 mm, die dem APS-H Format nahekommen. Eine dritte Variante der Sensorgröße findet sich in den Kameras des Four Thirds Systems. Hier beträgt die Bildfläche nur 17,2 x 13 mm.

Die unterschiedlichen Sensorgrößen wirken sich auf die von einem Objektiv mit einer bestimmten Brennweite erreichbaren Bildwinkel aus. Um eine allgemein bekannte Referenz zu haben, wird im Vergleich häufig als Äquivalent die entsprechende Brennweite beim Kleinbild genannt. Meist wird zusätzlich auch der Faktor angegeben, um den sich die effektive Brennweite eines Kleinbildobjektivs verlängert, wenn es an einer Kamera mit kleinerem Sensor angesetzt wird. Diese Größe wird auch als Verlängerungsfaktor bezeichnet. Er beträgt bei Sensoren im APS-C-Format etwa 1,6x, bei APS-H ungefähr 1,3x und beim Four Thirds Format 2x.

Werden für das volle Kleinbildformat gerechnete Objektive jetzt an diesen Kameras verwendet, entspricht ihre Bildwirkung einem Objektiv mit entsprechend längerer Brennweite. Das erscheint auf dem ersten Blick bei längeren Brennweiten, also bei Teleobjektiven mit fester oder variabler Brennweite als ein Vorteil, da sich die Telewirkung nochmals verstärkt. Umgekehrt wirkt sich dieser Effekt im Weitwinkelbereich eher negativ aus. Selbst ein 15 mm Superweitwinkelobjektiv bietet an einer Four Thirds Kamera nur noch einen bei Kleinbild einem 30-mm-Objektiv entsprechenden Bildwinkel. Um den Weitwinkelbereich auch für Kameras mit kleineren Sensoren zu erschließen, wurde die Entwicklung neuer Objektive nötig. Festbrennweiten mit ultrakurzen Brennweiten und Superweitwinkelzooms mit Brennweiten ab 10 mm ermöglichen nun auch extreme Weitwinkelaufnahmen mit den Spiegelreflexkameras ohne Vollformatsensor.
 

Faszination Fototechnik 04 / 2008

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