Wie funktioniert die Blende

Hallo CB

Ich geh grad voll kaputt hier. Ich fotografier jetzt schon ne ganze Weile und für einen Amateurfotograf auch ganz passabel würd ich sagen. Ich kann die verschiedenen Einstellung meiner DSLR wohl bedienen und auch gewünschte Effekte erzielen.
Ich kann auch gut mit der Blende umgehen, weis über Tiefenschärfe und Regulation des Lichteinfalls bescheit. Allerdings weis ich nur, was welche Einstellung bewirkt (auch wenn ich weis, dass sich die Blende öffnet und verkleinert), aber nicht die genaue Funktionsweise. Leider hab ich mir genau diese Frage vor ein paar Stunden gestellt und bin grad völlig genervt davon. Zuerst dachte ich, eine kleine Blende müsste auch das Gesichtsfeld verkleinern, allerdings hat mich da schon dieser Link aufgeklärt:

http://de.wikipedia.org/wiki/Aperturblende

Nun weis, die Blende liegt genau um den Brennpunkt herum, daher bleibt das Gesichtsfeld unverändert. Allerdings frage ich mich jetzt, wie dann die Blende überhaupt funktionieren kann. Wenn die Linse alle Lichtstrahlen bündelt und diese sich in einem winzigen Brennpunkt treffen, dürfte doch die Blende gar keinen Einfluss haben, weil dort wo sie abdeckt, gar kein Licht ist !?!

Hab jetzt schon zig Links und Videos gewälzt und nix einleuchtendes gefunden, vielleicht auch, weil niemand eine griffige Animation für nötig hält (die bei dem Link beseitigt mir nicht alle Unklarheiten). Vielleicht kann das einer von euch auf meinem Niveau erklären.

In einem hast du Recht, die Linse bündelt die Lichtstrahlen. Aber die photosensitive Schicht, auf der sann das Bild ensteht, befindet sich nciht im Brennpunkt dieser Bündelung. Sonst hättest du als Bild nur einen Lichtpunkt. Stell es dir einfach wie beim menschlichen Auge vor. Auf der Netzhaut entsteht ein ein korrektes Bild, weil sie sich hinter dem Brennpunkt der Linse befindet. Wäre Netzhaut und Brennpunkt an der gleichen Stelle, würdest du dir in Null-Komma-Nix die Netzhaut abfackeln

Zurück zur Kamera:

Linse und Photo-Schicht haben immer einen voreingestellten Abstand (je nachdem, worauf der Fokus gerichtet ist). Dieser Abstand ist aber immer größer als die Brennweite der Linse. Kleinere Blende und geringere Verschlusszeit bewirken also nur einen geringeren Lichteinfall, nicht jedoch eine Veränderung der Bildgröße.

Bei der Iris im Auge siehst du schließlich auch nicht weniger, wenn es heller wird. Es fällt nur weniger Licht auf die Netzhaut, das Sichtfeld bleibt aber gleich.

P.S. Ich hoffe, ich hab jetzt nicht am Thema vorbeigequatscht.

ich glaube es verstanden zu haben...

aber erklären ist dann nochmal was ganz anderes...

die blende lässt schon weniger licht in den apperat, aber das ist nicht das entscheidende.. es geht darum, dass die streuung des lichtes begrenz wird.

edit:


das bild erklärt das doch.. ist doch logisch

edit 2: ich glaube ich habs..

so.. die animation zeigt es für einen punkt. wenn du die blende schließt (hohe blenden zahl, durchmesser gering) dann kommt im mitleren punkt nur noch wenig licht an, aber dafür nicht mehr licht aus dem gesamten sichtfeld, sondern nur noch von einem ganz kleinen bereich. wenn du nun nur noch das licht aus einem kleinen bereich auf den sensor trifft, so kann dieser eindeutig, scharf diesen punkt sehen... um so größer der bereich aus dem das licht auf den punkt am sensor fällt um so unschärfer sieht er seinen bereich..

das ist für jeden pkt am sensor so. du schließt die blende, also kommt auf jeden pkt nur noch das licht von nem kleinen bereich. diesen kann der sensor dann aber scharf sehen...

nehmen wir mal dieses objekt:



fällt auf das eine sensorelement das licht aus allen berreichen ein, dann kann der sensor das objekt nicht erkennen... er sieht einen misch aus allen farben.

reduziere ich nun sein sichtfeld, also lasse dieses element nur noch auf eine ecke des objektes schauen, dann sieht es eindeutig die farbe des elementes..



schaut das element auf den hier gekenzeichneten bereich, siehst es zwar größtenteils rot, aber auch ein teil die anderen farben.. es wird also kein klares, scharfes bild..


nun reduzierst du durch die blende aber nicht deinen sichtbereich.. den du musst dir ja alle elemente ansehn.. schau nochmal auf die animation.

das element dort ganz unten kann, mit und ohne blende, nach ganz oben schauen.. aber mit blende nicht mehr in die mitte. es bekommt also nur noch licht von ganz oben..

die hellen striche die dir den sichtbereich anzeigen bleiben so wie sie sind.. du kannst immernoch alles sehn... aber mit blende halt alles scharf, da jeder punkt des sensors nur noch licht von einem kleinen punkt des objektes bekommt.

das gesamte licht nimmt natürlich ab.. daher muss der sensor immer noch empfindlich genug sein, dass licht aus zu werten..

konnte man das verstehn??

aber die Frage ist doch immernoch, wie es möglich ist den Lichtkegel enger zu machen, ohne das Gesichtsfeld einzuschränken?!?

Ich hab zwar absolut keine Ahnung davon, aber wenn die Blende doch im Brennpunkt liegt, kommt entweder alles durch oder gar nichts (Nur der Bereich, in den jeder Punkt abgebildet wird, wird kleiner). Der sichtbare Bereich hängt, so wie ich das der Grafik entnehme, doch nur von Abstand und den grünen Linien ab, oder nicht?

Ich versuchs mal an einer sehr vereinfachten Darstellung:
Schau Dir mal Die Abbildung eines reellen Bildes an einer einfachen Sammellinse an. Zum Beispiel hier. Die Lichtstrahlen kommen alle von einem Punkt (A) - angenommen von einer kleinen Lichtquelle mit stark begrenzter Ausdehnung wie z.B. einer LED. Jetzt denkst du Dir mal die beiden äußeren Strahlen weg (diese werden nämlich mit einer Irisblende weggeblendet). Es kommt nun nur noch einer der vormals drei Strahlen auf die Bildebene. Da nun nur noch ein Drittel der Strahlen ankommt sinkt natürlich die Helligkeit. Es kommt aber immer noch ein Strahl (die Strahlen in der Mitte) von der Lichtquelle hindurch. Deswegen siehst du die LED noch so wie vorher, nur eben dunkler.

@Sun-Devil: Ja, wir haben leider ein wenig an einander vorbei gequatscht. Wo sich die Blende genau befindet und wie das mit der Bildumkehrung läuft weis ich.

@Merden: Du meinst das also so: Angenommen ich würde nur ein Molekül bestrahlen, das Licht in einer bestimmten Wellenlänge reflektiert, dann streut selbst dieses kleine Teilchen Licht in verschiedene Richtungen. Wäre ja logisch, ich kann mich ja an viele Positionen stellen und ein Gemälde betrachten und sehe es trotzdem, weil es eben Licht in verschiedene Richtungen reflektiert.
Jetzt bleibt für mich aber immer noch das Problem, dass das Objektiv ja diese Lichtstrahlen bündelt, die irgendwann in einem Punkt zusammenlaufen, wo sich auch die Blende befindet. Ich werde dafür mal Paint bemühen:

http://www.qpic.ws/images/blendenproblem.jpg

So stell ich mir das halt gerade vor. Und wie man erkennen kann, hat die Blende da keinen Einfluss. Folglich muss meine Zeichnung falsch sein. Wenn mir jetzt jemand sagen kann, was da genau falsch ist, dann müsste ich es doch verstanden haben, oder?

@Dr. Cox
Toll, das jemand diese Frage mal stellt. Was man wie mit welcher Blendeneinstellung machen kann ist mir auch klar, aber wenn ich das hier so lese, muss ich zugeben, dass ich physikalisch auch nicht erklären kann, warum die Blende so wirkt... Ich bin ja mal gespannt, ob am Ende eine Erklärung rauskommt, mit der auch ich was anfangen kann! =)

nein.. ihr habt da was falsch verstanden.. die blende ist NICHT in dem punkt, in dem die linse das bild bündelt.. sondern wo anders im lichtstrahl..

Erwarte mal nicht, dass mir das reicht Wo genau wäre die dann, ohne das Gesichtsfeld zu verändern?

ich habe mich gerade nochmal schlau gemacht und versuche das mal zu animiren..

Dr. Cox schrieb:

Erwarte mal nicht, dass mir das reicht Wo genau wäre die dann, ohne das Gesichtsfeld zu verändern?

Zum Vergrößern anklicken....

Steht doch da
"Aperturblenden befinden sich immer abseits von Bildebene, Objektebene und Zwischenbildebene. Die Aperturblende kann also nicht beliebig im Strahlengang positioniert werden, da sie sonst als Gesichtsfeldblende wirken würde."

Die Gesichtsfeldblende dagegen:
"Die Gesichtsfeldblende (auch Feldblende) gibt der optischen Abbildung eine scharfe Begrenzung. Sie befindet sich immer entweder in der Bildebene (z. B. Sensorchip einer Digitalkamera), der Objektebene (z. B. Diarahmen im Diaprojektor) oder in einer Zwischenbildebene (z. B. im Mikroskop).

Mittels einer Gesichtsfeldblende kann der abgebildete Bildausschnitt verändert werden. Die Helligkeit des Bildes bleibt unbeeinflusst (im Unterschied zur fotografischen Blende, welche eine Aperturblende ist)."

HIER habe ich eine ganz gute Erklärung auf Englisch ergoogelt.

Also das Bild erklärt es ganz gut:
Das Bild zeigt es mit einem Lichtpunkt links, wenn du dir da jetzt einen zweiten z.B. weiter oben vorstellst, liegt der Bildpunkt auf dem Sensor rechts entsprechend etwas unter dem ersten.
Die Blende beschränkt jeweils die Menge des einfallenden Lichts.
Wenn die Blende theoretisch also nur ein Punkt wäre, würde alles Licht aufgehalten, außer dem einen direkten graden "Strahl". Bei weiteren Blendenöffnungen wird auch Licht vom Quellpunkt auf den Sensorpunkt gebündelt, das "ein paar Grad"(sind natürlich nur Bruchteile) vom direkten weg abweicht.
Bei allen Varianten wird aber der selbe Quellpunkt immer auf den gleichen Sensorpunkt abgebildet.

Aber dann wäre die Blende ja VOR der Sammellinse, quasi wie die Iris des Auges ganz am Anfang. Das würde dann ja einigermaßen Sinn machen, aber in dem Link, den ich ganz am Anfang gepostet hab, sieht das irgendwie anders aus...

@Heathhunter: Ja, ne animation wär vllt nicht schlecht...

Genau genommen liegt die Blende irgendwo zwischen all den Linsenelementen, aber das ändert ja nichts an der Funktionsweise.
Das Bild aus deinem ersten Link ist einfach nicht passend, weil der Sensor an der Stelle liegt, wo das Licht gebündelt wird, sonst wäre ein Bild ja nie scharf.
Ich könnte das wenn ich viel Zeit hätte mal zeichnen, aber die hab ich z.Z. nicht. =)

EDIT: hab ein brauchbares Bild gefunden


Die Blende "schnürt" also quasi nur die Dicke des Lichtbündels von dem selben Lichquellpunkt ein. (ganz umgangssprachlich formuliert)
Wenn du dir in dem Bild die Blende kleiner vorstellst werden die Lichtbündel einfach nur dünner.

ok .. dann mal ein Versuch:

zunächst haben wir eine Linse, die Brennpunkte der Linse und den Fotosensor:


nun schauen wir uns die lichstrahlen eines objektes im fokus an:


alle Lichtstrahlen des objektes treffen sich in der sensorebene in einem punkt. der abstand der punkt dort ist also 0.. das bild ist scharf.

schauen wir uns ein objekt ausserhalb des fokus an:

die Lichtstrahlen des Objektes treffen sich in der Sensorebene eben nicht mehr in einem Punkt. sie streuen. um so weiter ein objekt ausserhalb des fokus ist, umso weiter sind die punkte im sensor auseinander. wenn die ausseinander sind, dann ist es unscharf. um so weiter die strahlen zusammen sind, um so schärfer ist das objekt.

Nun kommt die Blende dazu:


es sein angemerkt, das der ort der blende erstmal uninteressant ist.. ob vor oder nach der linse ist erstmal egal. wichtig ist, dass der sichtbereich nicht durch diese blende begrenz wird, dass macht eine andere.

Nun schließen wir die Blende:


wie ihr seht werden teilweise lichtstrahlen vom objekt nicht mehr zum sensor gelassen. zum einen wird es so dunkler. aber, der abstand der übrigen strahlen am sensor wird geringer. die schärfe steigt.

Wir schließen die blende weiter:


nun kommen die strahlen des objektes nur noch an einem punkt an. das objekt ist wieder scharf. allerdings, kommen bei weitem nicht mehr so viele lichtstrahlen an. deshalb wird es viel dunkler.

so wird also der fokusbereich vergrößert. den das objekt ist schörfer geworden ohne das sich der abstand zum fokus verändert.



konnte man das verstehn??

edit: die bilder stimmen noch net ganz^^

edit2: jetzt sollte es passen

@Tarkoon: Stehen die verschiedenen Farben der Striche für einen Punkt? Also blau für einen, rot für einen, grün für einen?

Dr. Cox schrieb:

@Tarkoon: Stehen die verschiedenen Farben der Striche für einen Punkt? Also blau für einen, rot für einen, grün für einen?

Zum Vergrößern anklicken....

Ja. Den Zusammenhang zur Tiefenschärfe etc. hab ich extra erstmal außen vor gelassen...

Das kann man sich anhand dieses Bildes aber auch vorstellen:

Verlänger dir in Gedanken mal z.B. das rote Bündel über den Sensor hinaus (die Sensorfläche einfach nen cm weiter rechts vorstellen) Aus dem scharfen Punkt wird ein größerer Fleck.
Wenn du die Blende aber deutlich verkleinerst, also das Lichtbündel enger einschnürst, wird dieser Fleck nicht ganz so groß = der Bildpunkt wird schärfer.
Bei einer extrem winzigen Blendenöffnung, wäre das Bild also fast immer extrem scharf = extreme Tiefenschärfe. Bei einer sehr großen Öffnung wird der Fleck sehr schnell sehr groß = sehr wenig Tiefenschärfe.

Perfekt! Ich danke euch Jungs, ich habs jetzt geblockt denk ich. Ich denke, dass so vereinfachte Darstellungen zu einfach sind, mit euren Beispielen war es jetzt doch verständlich.
@Heathhunter: Du hättest vllt abschließend noch eine Grafik machen können, wo der grüne Lichtpunkt wieder mit dabei ist, wo dann auch Lichtstrahlen abgeblendet werden, aber ich habs auch so gecheckt. Auf jeden Fall auch eine super Erklärung der Schärfentiefe!

Wirklich vielen dank für die Mühe!

Hab in Post#18 noch die Erklärung zur Tiefenschärfe ergänzt!

@Heathunter
Warst sehr fleißig, allerdings hat die Darstellung einen Haken:
Die Blende muss an einem Punkt in der Optik liegen, wo der "mittlere" Strahl des Lichbündels IMMER durchgeht, egal wie klein ich die Blendenöffnung mache. (siehe mein Bild)
Dafür sind in diesem Bild die linken Linsen da. Alle Bündel gehen mit dem "mittleren" Strahl genau durch die Blendenmitte.