Blog

Was ist ein Bild?

Was man unter einem Bild versteht, scheint klar zu sein, aber wie ich während der Arbeit an der neuen DOCMA feststellte, ist es alles andere als das.

In der nächsten DOCMA-Ausgabe stelle ich Christian Westphalens „Das große Buch der Objektive“ vor, und in meiner ersten Version des Artikels behauptete ich, „Es ist nicht der Sensor und daher auch nicht die Kamera, die ein Bild erzeugen, sondern das Objektiv. Die Kamera hält es lediglich dauerhaft fest.“ Aber damit waren die Kollegen nicht einverstanden: „Ein Objektiv ohne Kamera erzeugt genauso wenig ein Bild wie eine Kamera ohne Objektiv.“ Hmm … ist das so? Dabei war ich mir meiner Sache ziemlich sicher.

Es ist offenbar so, dass man sich unter einem Bild ganz unterschiedliche Dinge vorstellen kann. Für viele, vielleicht die meisten, ist ein Bild etwas, das man sehen und anfassen kann – ein Gemälde, ein gedrucktes Foto oder auch ein Bild auf dem Bildschirm des Computers. In diesem Sinne erzeugt ein Objektiv alleine überhaupt kein Bild. Vom Standpunkt der Physik im Allgemeinen und der Optik im Speziellen tut es das aber sehr wohl: Ein Objektiv, das auf ein bestimmtes Motiv gerichtet ist, erzeugt dahinter ein scharfes Bild dieses Motivs. Die sogenannte Linsengleichung beschreibt das exakt: 1/g + 1/b = 1/f. Das heißt, der Kehrwert der Gegenstandsweite (der Entfernung zum Motiv) plus dem Kehrwert der Bildweite (der Entfernung des Bildes) ist gleich dem Kehrwert der Brennweite des Objektivs.

Was ist ein Bild
Ein Motiv im Abstand g (Gegenstandsweite) zu einer Sammellinse erzeugt dahinter ein reelles Bild im Abstand b (Bildweite). Das Verhältnis zwischen g, b und der Brennweite f wird durch die Linsengleichung beschrieben. (Illustration: Anastasius Zwerg)

Dieses Bild – ein reelles Bild, wie man in der Optik sagt – existiert immer, ganz egal, ob es von einem Sensor, einem Film oder auf irgendeine andere Art sichtbar gemacht wird. Dass in einer bestimmten Entfernung hinter dem Objektiv ein reelles Bild entsteht, bedeutet, dass alle Lichtstrahlen, die von einem Punkt des Motivs ausgehen und das Objektiv passieren, an genau dieser Stelle zu einem Punkt konvergieren. Das können wir jedoch nicht sehen; erst wenn wir eine Mattscheibe oder beispielsweise ein weißes Blatt Papier an diese Stelle halten, erkennen wir darauf ein Bild. Für die Belange der Optik ist das ohne Belang; das Bild ist da, ob wir es sehen oder nicht.

Ein Blatt Papier im Strahlengang reflektiert das Licht von jedem Bildpunkt, auf den es das Objektiv konzentriert, diffus in alle Richtungen, genauso, wie Licht von einem ausgedruckten oder gemalten Bild reflektiert würde. Wir haben es also mit einem Bild im landläufigen Sinne zu tun. Wenn sich an derselben Stelle der Sensor einer Kamera befindet, kann er die Helligkeit und Farbe an jedem Punkt digitalisieren, und aus diesen digitalen Daten lässt sich wieder ein Bild erzeugen. Eines aber funktioniert nicht: Wir können das reelle Bild nicht ohne Hilfsmittel sehen. Auch wenn sich das Auge exakt dort befindet, wo das Bild entsteht, sehen wir es nicht, denn die Linse und die übrigen optischen Elemente des Auges brechen die Lichtstrahlen und zerstören das Bild.

Wie sieht es aber aus, wenn wir durch ein Fernglas oder Teleskop schauen, durch eine Lupe oder ein Mikroskop? In diesen Fällen sehen wir doch auch ohne Hilfsmittel ein Bild. Hier handelt es sich um ein virtuelles Bild – es lässt sich nicht mit einer Mattscheibe, einem Blatt Papier oder einem Sensor auffangen, und in diesem Sinne existiert es nicht, ist also bloß virtuell; erst die Linse des Auges als zusätzliches optisches Element erzeugt ein reelles Bild auf der Netzhaut. Ein solches virtuelles Bild ist das Spiegelbild: Ein Gegenstand scheint sich so weit hinter dem Spiegel zu befinden, wie er sich tatsächlich davor befindet, aber natürlich gibt es hinter dem Spiegel kein Bild, das beispielsweise ein Sensor registrieren könnte. Auch Zerstreuungslinsen – die optischen Sucher von Kompaktkameras sind Beispiele dafür – erzeugen virtuelle Bilder.

Was ist ein Bild?
Wenn ein Motiv einer Sammellinse näher als deren Brennweite kommt, entsteht zwar kein reelles Bild mehr, dafür aber ein virtuelles Bild. So funktioniert eine Lupe. (Illustration: Peter Steinberg)

Bei Sammellinsen – und Objektive sind ja letztendlich komplexe, aus mehreren Einzellinsen zusammengesetzte Sammellinsen – ist es etwas komplizierter. Sie erzeugen reelle Bilder, wie oben beschrieben, aber auch virtuelle Bilder. Damit ein reelles Bild entstehen kann, muss die Gegenstandsweite gleich oder größer als die Brennweite sein. Die Brennweite eines Objektivs ist daher gleichzeitig seine absolute Naheinstellgrenze, die sich auch mit Zwischenringen oder einem Balgen nicht mehr unterschreiten lässt. Gegenstände, die näher als die Brennweite sind, erzeugen dagegen virtuelle Bilder – das ist das Funktionsprinzip einer Lupe. Auch die Okulare eines Fernglases, Teleskops oder Mikroskops erzeugen solche virtuellen Bilder, und ebenso tut es das Sucherokular einer Spiegelreflexkamera oder einer Kamera mit elektronischem Sucher.

Die Bilder, von denen die Optik handelt, entstehen entweder unsichtbar in der Luft (und gelten dennoch als reelle Bilder), oder sind zwar sichtbar, aber bloß virtuell und von einem Sensor nicht zu erfassen. Mit Bildern, die Sie an die Wand hängen können, haben beide Arten nur mittelbar zu tun.

Schlagworte
Zeig mehr

Michael J. Hußmann

Michael J. Hußmann gilt als führender Experte für die Technik von Kameras und Objektiven im deutschsprachigen Raum. Er hat Informatik und Linguistik studiert und für einige Jahre als Wissenschaftler im Bereich der Künstlichen Intelligenz gearbeitet.

Ähnliche Artikel

Schreibe einen Kommentar

Das könnte Dich interessieren

Close
Close