Fotografie 101: Was ist Linsenbeugung in der Fotografie und wie kann man sie vermeiden?

Kleine Blendenöffnungen können ein Geschenk für Fotografen sein. An hellen Sonnentagen verhindern sie, dass ein Bild ausgewaschen wird, und sie bewahren den physischen Film vor dem Einbrennen durch intensives Sonnenlicht. Eine Kehrseite kleinerer Blendenöffnungen ist jedoch, wenn es darum geht, ein optimal scharfes Bild zu erzielen: Mit kleiner werdenden Blenden werden die Bilder weniger scharf und können sogar mit unerwünschten Unschärfeeffekten enden. Dies wird als Linsenbeugung bezeichnet.

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• Was ist Linsenbeugung?
• Was verursacht Linsenbeugung?
• Wie wirkt sich die Beugung auf die Fotografie aus?
• Wie vermeidet man Linsenbeugung in der Fotografie?
• Erfahren Sie mehr über Jimmy Chins MasterClass

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Was ist Linsenbeugung?

Beugung ist ein Begriff, der die gegenseitige Interferenz von Lichtwellen beschreibt. Linsenbeugung ist eine optische Interferenz, die auftritt, wenn Licht durch eine winzige Öffnung geht, beispielsweise eine Blende mit einem kleinen Blendenwert. Linsenbeugung tritt auf, wenn sowohl die Wellenlänge des Lichts als auch die Öffnung selbst ungefähr gleich groß sind.

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Daher sind die Auswirkungen der Linsenbeugung bei Aufnahmen durch Objektive mit kleinen Brennweiten am ausgeprägtesten. Dies bedeutet, dass ein Motiv im Vordergrund eines Fotos mit der größtmöglichen Blende am schärfsten erscheint, vorausgesetzt, alle anderen Faktoren sind neutral.

Was verursacht Linsenbeugung?

Linsenbeugung wird durch überlappende Lichtwellenlängen verursacht, die durch dieselbe winzige Öffnung in einer Linse gezwungen werden. Die überlappenden Wellen interferieren miteinander, indem sie sichtbare Wellenlängen auslöschen. Die Linsenbeugung ist fast nie so stark, dass sie ein Bild vollständig verdeckt, aber es besteht kein Zweifel, dass stark gebeugten Bildern die Schärfe von Bildern fehlt, die von höher auflösenden Objektiven mit breiterer Blende aufgenommen wurden.

Physiker können die Linsenbeugung teilweise über das Rayleigh-Kriterium erklären, das die erforderliche Trennung zwischen zwei Lichtquellen angibt, damit sie als unterschiedliche Objekte identifiziert werden können. Das Kriterium wird auf Konsumgüter wie Kameras angewendet, aber auch auf ernsthafte berufliche Tätigkeiten wie Astronomie und optische Mikroskopie. Theoretisch unterliegt jedes optische System den Effekten der Linsenbeugung.

Wie wirkt sich die Beugung auf die Fotografie aus?

Bei der Digitalfotografie hängen die Auswirkungen der Beugung von der Anzahl der Pixel im Sensor Ihrer Kamera ab. Wenn ein Beugungsmuster auf einen Kamerasensor trifft, wird ein Bild erzeugt, das als Airy-Scheibe bekannt ist. Der Durchmesser einer Airy-Scheibe hängt vom Durchmesser der Kameraöffnung ab. Wenn die Blende eines Objektivs kleiner wird, wird die Airy-Scheibe größer. Auch das Gegenteil ist der Fall: Mit zunehmender Öffnung verkleinert sich der Durchmesser der Airy-Scheibe.

Als allgemeine Regel gilt: Je größer die Pixelgröße des Sensors einer Kamera ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass eine gesamte Airy-Scheibe aus gebeugtem Licht auf einen einzigen Sensor beschränkt ist. Deshalb:

• Bei einem hochauflösenden Kamerasensor (einer mit großen Megapixeln) ist die Beugung bei größeren Blendeneinstellungen wahrnehmbar.
• Bei weniger empfindlichen Kameras (mit kleineren Megapixeln und geringerer Gesamtauflösung) macht sich die Beugung erst bemerkbar, wenn Sie viel kleinere Blenden erreichen.

Dies liegt nahe, da Kameras mit großen Megapixeln durchweg empfindlicher sind. Sie zeigen mehr von Ihren Triumphen, aber auch mehr von Ihren Fehlern – einschließlich weniger scharfer, halb verzerrter Bilder.

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Wie vermeidet man Linsenbeugung in der Fotografie?

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Verschlusszeit einer Kamera und Objektivöffnung beeinflussen beide, wie viel Licht in das Objektiv eintritt. Die Wahl der schärfsten Blende mit der geringsten Beugung ist keine Pauschalformel. Tatsache ist, dass wenn Sie ein Bild wollen, bei dem alle Aspekte mehr oder weniger gleich scharf sind, dann ist die Fotografie mit kleiner Blende wahrscheinlich der richtige Weg. Der Kompromiss ist eine verbesserte Beugungswahrscheinlichkeit.

• Wenn Sie sich nur auf einen kleinen Bereich Ihres Fotos konzentrieren möchten, sind Aufnahmen mit großer Blende Ihr bester Freund – aber Sie erhalten Fotos mit unglaublich scharfen Motiven (zusammen mit absichtlich verschwommenen Hintergründen, die alles andere als scharf sind). .
• Aber noch etwas ist wichtig zu wissen: Die schärfste Blende mit der geringsten Beugung variiert je nach verwendetem Objektiv. In fast allen Fällen ist ein bestimmtes Objektiv nicht am schärfsten, wenn es auf die maximal erreichbare Blende geöffnet wird. Am schärfsten ist es, wenn sich die Blendenlamellen etwas schließen, wodurch eine numerische Apertur entsteht, die etwas kleiner ist als das, was das Objektiv physikalisch erzeugen kann.
• Wenn Sie die Blende Ihres Objektivs leicht reduzieren, wird dies als Abblenden bezeichnet, und ein umsichtiges Abblenden kann Ihr bester Freund im Kampf gegen viele Arten von Lichtbeugung sein. Aber am anderen Ende des Spektrums wissen wir bereits, dass eine zu kleine Blende auch ein Hauptgrund für die Beugung ist.
• Fotografie belohnt ein glückliches Medium. Wählen Sie in diesem Fall eine Blende an Ihrer DSLR, die eine relativ große Blende hat, aber nicht auch Eine große Blende ist der beste Weg, um die Weichzeichnungseffekte der Beugung schnell zu bekämpfen. Sie erhalten eine starke Schärfentiefe, mit scharf fokussierten Motiven, die nur minimal durch Linsenbeugung belastet werden.
• Bei einigen Arten der digitalen Bildverarbeitung wird manchmal ein als Super-Resolution-Imaging bekannter Prozess verwendet, um den Auswirkungen der Linsenbeugung entgegenzuwirken.

Einige DSLR-Modelle, einschließlich derer von Nikon, Sigma, Canon und anderen führenden Marken, enthalten Softwareeinstellungen zur Begrenzung der Objektivbeugung. Solche Kameras gelten als beugungsbegrenzt; Tatsächlich kann jedes optische System so eingestellt werden, dass es beugungsbegrenzt ist, indem sichergestellt wird, dass seine Auflösungsleistung auf die theoretische Höchstgrenze des Geräts begrenzt ist.

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