Bildweite - Brennweite - Fokussierung

Oft werden die Begriffe Brennweite und Bildweite verwechselt oder durcheinandergebracht. Damit man ein Objektiv und dessen Funktionen versteht, vor allem das Fokussieren müssen diese Begriffe unterschieden werden.
Die Brennweite ist entweder fest oder variabel bei einem Objektiv. Die Brennweite ist (neben dem Objektabstand) für die Bildgrösse (Abbildgrösse), also den Bildausschnitt die entscheidende Zahl.
Jedes optische Abbildungssystem hat eine definierte Bildebene, sei dies ein Film, ein Sensor oder eine Wand (bei einer Projektion)

Brennweite

Wir erinnern uns: Die Brennweite ist definiert, als der Abstand zwischen Hauptebene und Brennpunkt der Lichtstrahlen, die parallel auf das Linsensystem eintreffen.

Bildweite

Oft wird die Bildweite mit der Brennweite verwechselt der gleichgesetzt. Die Bildweite ist nur bei einem Objekt im «Unendlichen» gleich der Brennweite. Folgendes muss vorausgesetzt werden:

  1. Eine ‘scharfe’ Abbildung ist das, was wir schlussendlich als solches sehen oder empfinden.
  2. Der menschliche Seh-Apparat und die schlussendliche Auflösung der Sensoren und der Abbildung bilden die Grenzen des ‘Scharfsehens’
  3. Der Mensch empfindet auch nicht-100% scharfe Ebenen noch als genügend scharf.

    Anmerkung: Hier kommt der Begriff hyperfokale Distanz zum Einsatz:
    Mit dem Begriff hyperfokale Distanz wird der endliche Abstand zwischen Kamera (Hauptebene) und Motiv (Objekt) bezeichnet, ab welcher bei einer bestimmten Blende und Brennweite alles hinter dem fokussierten Punkt annähernd (genügend) scharf abgebildet wird.
    Die Schärfentiefe, reicht von der halben hyperfokalen Entfernung bis ins Unendliche.

  4. Unendlich ist ein mathematischer oder philosophischer Begriff und hat nichts mit unserem erlebten Alltag zu tun.

In der Fotografie ist die Brennweite kürzer als die Bildweite (sofern richtig (scharf) eingestellt): Der Brennpunkt liegt also ‘vor’ dem Sensor.

Denn, wenn ein Objekt näher ist muss der Abstand zwischen Hauptebene und Bildebene vergrössert werden (liegt also hinter der Brennweite)

Objektabstand

Wird ein Objekt näher an das Objektiv (die Hauptebene) gebracht würde dies weiter ‘hinten’ (Bildweite wird länger) und grösser abgebildet.

1.3 Warum ist das wichtig? Oder: Was tun, damit das Bild scharf abgebildet wird?

Bei einer Fotokamera haben wir eine starre Position des Sensors oder Films (Bildebene) relativ zur Befestigungsfläche (Bajonett). Bildet die Kamera mit einem Objektiv mit bestimmter Einstellung ein Objekt bei einer bestimmten Distanz scharf ab, würde das näher liegende Objekt nicht mehr scharf abgebildet, falls sich die Punkte nicht mehr in einen Bildpunkt, sondern einer ‘Scheibe’ fokussieren. (siehe Abbildung 4)

Anmerkung: Der Abstand zwischen Befestigungsebene und Sensor muss exakt sein und heisst Auflagemass oder Flanschbrennweite (bei EOS EF z.B. 44.00mm)

Was macht man da als Fotograf?

Je näher das Objekt zur Kamera steht, umso weiter muss die Hauptebene vom Sensor entfernt sein, damit die vom Objekt kommenden Lichtstrahlen sich auf dem Sensor (Bildebene) in einem Punkt treffen; das Motiv (Objekt) also in der Aufnahme scharf erscheint.

Dafür wird in der Regel der Abstand des Objektivs von der Bildauffangebene (Bildsensor) verändert, damit er gleich der Bildweite ist. Deshalb hat ein gewöhnliches Objektiv einen Schneckengang oder eine andere Vorrichtung (z.B. Stangengetriebe), mit dem es ausgefahren werden kann, um die erforderliche Distanz einzustellen.

Bei manchen Objektiven wird gleichzeitig auch der Abstand der Linsen voneinander verändert und manchmal wird nur eine Linsengruppe innerhalb des Objektivs verschoben, während der Abstand der übrigen Linsen (insbesondere der Frontlinse) vom Film gleichbleibt.

Bei Zoomobjektiven und älteren Festbrennweiten wird oft eine Frontlinsen- / Frontgliedfokussierung verwendet. Dabei wird nur die vorderste Linse oder eine Frontgruppe von wenigen Linsen nach vorn verschoben, die übrigen Linsen stehen fest.

Fazit

Wenn ein 'Punkt' in der Objektebene auf der (Ab)Bildebene (dort ist der Film oder der Sensor) scharf abgebildet werden soll muss der Brennpunkt für diesen Punkt plus/minus (es gibt Toleranzen, erstens wegen Pixelabstand beim Sensor (Auflösung) und zweitens wegen dem Seh-Apparats Mensch) auf der Bildebene sein!

Die Brennweite ist definiert als der Abstand zwischen Hauptebene (dünne bikonvexe Linse = Linsenachse) und der Punkt, wo parallel (zur optischen Achse) eintretende Lichtstrahlen sich treffen (brennen, sammeln). (ähnliches gilt auch für Streulinsen)

Beim Objektiv gilt dies prinzipiell auch: Allerdings ist die Hauptebene nicht unbedingt in der Mitte oder beim Eintritt in das Objektiv, sie kann tatsächlich auch ausserhalb liegen.

Somit:  Die reflektierten Lichtstrahlen eines Punktes aus einer Objektebene, die durch das Objektiv gehen und sich dahinter auch wieder (plus/minus) auf einen Punkt treffen müssen dies, damit das Bild als 'scharf' empfunden wird, auf der Bildebene - also dem Sensor - machen