Fotoapparat

Fotoapparate sind optische Geräte, mit deren Hilfe Bilder von Gegenständen angefertigt werden. Neben herkömmlichen Fotoapparaten, bei denen man Filme zur Speicherung nutzt, werden in zunehmendem Maße Digitalkameras verwendet, bei denen die Bilder in digitaler Form gespeichert werden und mithilfe von Computerprogrammen weiter bearbeitet werden können.

Aufbau und Wirkungsweise von Fotoapparaten

Bild 1 zeigt den Aufbau einer Spiegelreflexkamera. Die Hauptbestandteile eines Fotoapparates sind ein lichtdichtes Gehäuse, ein Objektiv und der Film, auf dem die Bilder gespeichert werden. Das Objektiv ist ein Linsensystem, das insgesamt wie eine Sammellinse wirkt. Bei normalen Kleinbildkameras hat das Objektiv eine Brennweite von 45 mm bis 50 mm.

Bild 2 zeigt den Strahlenverlauf bei einem einfachen Fotoapparat. Gegenstände, die abgebildet werden sollen, befinden sich in der Regel weit außerhalb der doppelten Brennweite des Objektivs, also weiter als 10 cm vom Objektiv entfernt. Demzufolge entsteht durch das Objektiv ein verkleinertes, umgekehrtes, seitenvertauschtes und reelles (wirkliches) Bild.

Damit das Bild des Gegenstandes scharf ist, muss mit der Entfernungseinstellung die Bildweite (Abstand Objektiv-Film) entsprechend gewählt werden. Das geschieht durch Verschieben des Objektivs. Für jede Gegenstandsweite gibt es genau eine Bildweite, bei der auf dem Film ein scharfes Bild entsteht. Bei weiter entfernten Gegenständen unterscheiden sich die Bildweiten nur wenig, sodass auch unterschiedlich weit entfernte Gegenstände scharf abgebildet werden.

Moderne Fotoapparate haben eine automatische Entfernungseinstellung. Die Entfernung wird dabei zumeist auf die Gegenstände eingestellt, die sich im Zentrum des Sucherbildes befinden.

Der Strahlenverlauf bei einem Fotoapparat ähnelt dem beim menschlichen Auge: Das Objektiv beim Fotoapparat entspricht dem Linsensystem beim Auge. Der lichtempfindliche Film beim Fotoapparat entspricht der lichtempfindlichen Netzhaut beim Auge.

Filmempfindlichkeit, Blende und Belichtungsdauer

Um Bilder guter Qualität zu erhalten, muss der Film richtig belichtet werden. Wie viel Licht für ein gutes Bild auf den Film fallen muss, hängt ab von

• der Filmempfindlichkeit,
• der Blende und
• der Belichtungsdauer.

Die Filmempfindlichkeit ist auf den Filmen aufgedruckt. Sie wird meist in der DIN-Empfindlichkeit (DIN-Grad) oder in der internationalen Norm ISO (Abkürzung für International Organization for Standardization) gemessen, wobei die normalen Werte für die Filmempfindlichkeit auf der DIN-Skala zwischen 21° und 30° und bei der ISO-Skala zwischen 100 und 800 liegen. Die am häufigsten in der Praxis genutzten Werte sind:

Höhere Zahlen bedeuten eine höhere Filmempfindlichkeit. Ein Film mit 24° ist doppelt so empfindlich wie ein Film mit 21°.
Eine Angabe von 200/24° auf einem Film bedeutet dann: Der betreffende Film hat eine ISO-Empfindlichkeit von 200 und damit eine DIN-Empfindlichkeit von 24°.

Bei Digitalkameras lässt sich die Lichtempfindlichkeit elektronisch variieren.

Die Blende ermöglicht es, dass mehr oder weniger Licht durch das Objektiv fällt. Charakterisiert wird die Größe der Blende durch die Blendenzahl, wobei gilt:

Eine große Blendenzahl bedeutet eine kleine Blende und eine kleine Blendenzahl bedeutet eine große Blende.

Die Blendenzahlen liegen meist zwischen 2,4 und 22.

Die Belichtungsdauer oder Belichtungszeit, also der Zeitraum, in dem der Verschluss geöffnet ist und Licht auf den Film fällt, kann meist in weiten Grenzen verändert werden. Die Belichtungsdauer kann zwischen Minuten (bei Nachtaufnahmen) und 1/1000 Sekunde liegen.
Bei modernen Fotoapparaten wird zumeist automatisch eine passende Kombination aus Belichtungsdauer und Blendenzahl ausgewählt.

Schärfentiefe

Bei Fotoapparaten, bei denen man die Blendenzahl selbst einstellen kann, lässt sich damit die Schärfe des Bildes beeinflussen. Der Bereich, in dem ein Bild scharf erscheint, wird als Schärfentiefe oder Tiefenschärfe bezeichnet. Dabei gilt:

• Kleine Blendenzahl und damit große Blende bedeutet eine geringe Schärfentiefe (Bild 3a).
• Große Blendenzahl und damit kleine Blende bedeutet eine größere Schärfentiefe (Bild 3b).

Durch bewusste Veränderung der Schärfentiefe kann man die Bildgestaltung gezielt beeinflussen.

Unterschiedliche Objektive

Bei einem Fotoapparat mit Kleinbild-Format (24 mm x 36 mm) beträgt die Brennweite des Normalobjektivs 45 mm - 50 mm. Verändert man die Brennweite, so verändert sich auch die Größe des Ausschnitts, der auf dem Film abgebildet wird (Bild 4).

Objektive mit kleinerer Brennweite (20 mm - 45 mm) bezeichnet man als Weitwinkelobjektive, weil sie einen großen Winkelbereich auf dem Film abbilden. Sie eignen sich besonders für Aufnahmen in Innenräumen oder für Panoramaaufnahmen.

Objektive mit größerer Brennweite (75 mm - 300 mm) nennt man Teleobjektive. Für spezielle Aufgaben, z. B. für die Tierfotografie und die Sportfotografie, gibt es auch Objektive mit Brennweiten bis zu 1000 mm. Mit ihnen kann man weiter entfernte Gegenstände "heranholen".

Eine spezielle Bauform sind Zoomobjektive, auch Varioobjektive genannt. Bei solchen Objektiven kann man die Brennweite verändern, z. B. von 28 mm bis 300 mm.

Digitalkameras

Digitalkameras sind im Wesentlichen genauso aufgebaut wie herkömmliche Fotoapparate. Der entscheidende Unterschied besteht darin, dass das Bild nicht auf einem Film gespeichert wird, sondern auf einem CCD-Chip (CCD ist die Abkürzung von charge-coupled device - ladungsgekoppeltes Schaltelement).

Dieses Halbleiterbauelement besteht aus vielen kleinen schachbrettartig angeordneten Zellen (Pixeln). Fällt Licht auf den CCD-Chip, so ist die Intensität des auf verschiedene Stellen fallenden Lichtes unterschiedlich. Diese unterschiedliche Lichtintensität bewirkt eine unterschiedliche Aufladung der Pixel. Diese Ladungen werden ausgelesen, in ein digitales Bild umgewandelt und in einem Speicher abgelegt.

Diese im Speicher abgelegten Bilder können

• mit einem Farbdrucker ausgedruckt werden oder
• auf einen PC übertragen, dort bearbeitet, gespeichert und bei Bedarf ausgedruckt werden.

Herkömmliche oder digitale Fotografie - Was ist besser?

Entscheidend für die Bildqualität ist vor allem die Bildauflösung. Hier haben sich in den letzten Jahren in der Entwicklung der Digitalfotografie enorme Entwicklungen vollzogen. Ein normales Kleinbildnegativ hat eine Auflösung von ca. 4 Millionen Bildpunkten, digitale Kameras zu vertretbaren Preisen liefern heute (im Jahr 2008) Auflösungen von bis zu 12 Millionen Pixeln. Die Bildauflösung ist also inzwischen höher als bei der Fotografie mit Farbfilmen. Die digitale Fotografie hat weitere entscheidende Vorteile:

• Digitale Bilder lassen sich mithilfe von speziellen Bildbearbeitungsprogrammen im Computer in vielfältiger Weise bearbeiten, allerdings auch leicht manipulieren.
• Die Lichtempfindlichkeit von Digitalkameras übertrifft schon heute die von Filmen. Damit kann man auch noch in schwach beleuchteten Räumen brauchbare Bilder machen.