Lichtstärke (Fotografie)

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Als Lichtstärke bezeichnet man in der Fotografie das Verhältnis der größten wirksamen Blendenöffnung zur Brennweite eines Objektivs. Die größte wirksame Blendenöffnung entspricht dabei dem Durchmesser der Eintrittspupille des Objektivs. Ein anderer Name für die Lichtstärke ist Öffnungsverhältnis, die "relative Öffnung" oder das "geometrische Öffnungsverhältnis". Die Lichtstärke ist neben der Brennweite und dem Bildwinkel der wichtigste Kennwert eines Objektivs. Die fotografische Lichtstärke wird stets mit einer Verhältniszahl ausgedrückt:

Lichtstärke = größte wirksame Öffnung : Brennweite

Lichtstärke und Apertur.

Hier ist also nicht die Lichtstärke (Photometrie) des Motivs gemeint. Je lichtstärker ein Objektiv ist, desto größer ist die Offenblende (erkennbar an einer kleineren Blendenzahl) und desto mehr Licht kann es auffangen und zu Film oder Digitalsensoren leiten. Blendet man unterschiedlich lichtstarke Objektive auf identische Blendenwerte ab, so unterscheidet sich deren Lichteinfang dann nur noch unwesentlich.

[Bearbeiten] Typische und Maximale Lichtstärken

Normalobjektive (50 mm im Kleinbildformat) bewegen sich in der Regel bei Lichtstärken von 1:1,2 bis 1:2,8. In einigen Fällen können sie jedoch auch Lichtstärken bis 1:1,0 erreichen. Das lichtstärkste fotografische Objektiv wurde von Carl Zeiss, Oberkochen, entwickelt. Mit dem Planar 1:0,7, Brennweite 50 mm, konnten Filmaufnahmen von bewegten Szenen bei Kerzenlicht gedreht werden, so etwa in Barry Lyndon von Stanley Kubrick ^[1]. Die theoretisch höchstmögliche Lichtstärke beträgt 1:0,5.

Tele- und Weitwinkelobjektive weisen meist eine deutlich geringere Lichtstärke auf. Eine hohe Lichtstärke darf nicht mit hoher optischer Abbildungsqualität gleichgesetzt werden. Auch in der Astronomie achtet man auf eine hohe Lichtstärke der Refraktoren oder Spiegelteleskope. Der Grund hierfür liegt einerseits in der gewünschten Steigerung der Helligkeit und andererseits in der Steigerung der Auflösung, die nicht nur durch Linsen- oder Spiegelfehler, sondern bei geringer Lichtstärke auch durch Beugung herabgesetzt wird.

[Bearbeiten] Vor- und Nachteile

Hochlichtstarke Objektive weisen einige Vorteile auf:

Manuelle Scharfstellung: Die hohe Lichtstärke kommt bei Spiegelreflexkameras der Einstellhelligkeit des Sucherbildes zugute und erleichtert das Scharfstellen. Zudem geht die größere Blendenöffnung mit einer geringeren Schärfentiefe einher, wodurch die Lage der Schärfeebene im Sucher exakter beurteilt werden kann. Einstellhilfen für das manuelle Scharfstellen, wie z.B. Schnittbildindikatoren, funktionieren bei lichtschwachen Objektiven (1:5,6 oder weniger) nur noch eingeschränkt oder gar nicht mehr. Bei Kameras, deren Scharfeinstellung nicht durch das Objektiv erfolgt, ist dieser Aspekt ohne Bedeutung.
Autofokus: Hohe Lichtstärken erleichtern den AF-Sensoren die Funktion, i. d. R. ist der Autofokus daher bei Verwendung hochlichtstarker Objektive schneller und präziser als bei Objektiven gleicher Brennweite aber geringerer Lichtstärke.
Bildgestaltung: Objektive mit hohen Lichtstärken erweitern den gestalterischen Spielraum. Beispielsweise ermöglichen es hochlichtstarke Objektive mittlerer Telebrennweiten (Brennweiten im Bereich 85, 100, 135 mm, Lichtstärken im Bereich 1:1,4, 1:2,0, 1:2,8) in der Portraitfotografie, das scharfe Motiv vom unscharfen Hintergrund freizustellen.
Nicht zuletzt ermöglicht eine hohe Lichtstärke kürzere Belichtungszeiten und/oder die Verwendung von geringeren Filmempfindlichkeiten mit höherem Auflösungsvermögen, feinerem Korn) bzw. bei Digitalkameras geringerem Rauschen.

Nachteile hochlichtstarker Objektive sind:

Mit der Lichtstärke erhöhen sich zugleich das Volumen, das Gewicht und vor allem der Preis des Objektivs.
Hochlichtstarke Objektive erreichen auch bei Abblendung um einige Blendenstufen oft nicht die Abbildungsgüte vergleichbarer Modelle mit geringerer maximaler Öffnung.

[Bearbeiten] Geschichte und Entwicklung

Auch die Lichtstärke von Objektiven konnte deutlich gesteigert werden. Während die Boxkameras der 20er und 30er Jahre eine typische größte Blende von 1:11 hatten, verfügten die Modelle aus den 50er Jahren bereits über 1:9 oder sogar 1:8.

Vergleichsweise lichtstarke Objektive gab es aber bereits länger; ein Beispiel hierfür ist das Petzvalobjektiv, das gemeinsam von Josef Maximilian Petzval und Peter Wilhelm Friedrich von Voigtländer im Jahre 1840 konstruiert wurde; mit einer Offenblende von 1:3,6 war es im Vergleich zu Daguerres Objektiv von 1839 22-mal lichtstärker, was unter günstigen Bedingungen erstmals Porträts mit Belichtungszeiten von weniger als einer Minute ermöglichte. Das Petzvalobjektiv wurde von Voigtländer produziert und mit großem Erfolg weltweit vertrieben; bis 1862 produzierte er 60.000 Stück.

Wesentlichen Einfluss auf die Möglichkeit, Objektive mit hoher Lichtstärke herzustellen, hat das Objektivdesign. Durch die Verwendung von Linsenkombinationen aus verschiedenartigen Gläsern (Kron- und Flintglas, CaF2 Linsen, ED-Gläser, asphärisch geschliffene Linsen und andere) und geeignete Zusammenstellung der Linsen gelang es, Abbildungsfehler zu minimieren.

Einen Meilenstein stellte das Cooke-Triplet dar, das 1893 von Dennis Taylor entwickelt wurde. Es ermöglichte bei preisgünstigen Objektiven eine Lichtstärke von 1:2,8 und wird noch heute verwendet.