Kleine Blende, unscharfe Bilder? – Beugungsunschärfe

Kleine Blende, unscharfe Bilder? Wir schließen die Blende, um die Tiefenschärfe zu erhöhen. Aber warum wirken die Bilder zunehmend verwaschen? Das Phänomen nennt sich Beugungsunschärfe. Eine Erklärung gibt es in diesem Beitrag.

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Das Bild wird unscharf – die Beugungsunschärfe

Um eine große Tiefenschärfe zu erhalten, verkleinern wir die Blende. Diese Grundregel ist im Normalfall jedem Fotografen bekannt. Doch sicher ist euch bereits das eine oder andere Mal aufgefallen, dass die Bilder bei sehr kleiner Blende irgendwie unscharf und verwaschen wirken. Hier zwei Beispiele, die ich mit einem Makro-Objektiv aufgenommen habe. Das erste Bild wurde mit großer Blende (f/3,2) aufgenommen. Entsprechend gering ist die Tiefenschärfe, in unserem Fall sogar nur ein paar Millimeter. Der Hintergrund ist unscharf und die Blume entsprechend freigestellt. Für das zweite Bild wurde die Blende auf f/36 verkleinert. Entsprechend groß ist die Tiefenschärfe und der Hintergrund wird schärfer abgebildet. In den großen Aufnahmen ist kaum Beugungsunschärfe zu erkennen. Dafür betrachten wir jeweils einen Ausschnitt aus der Mitte der Blume (zum Vergrößern anklicken).

Man sieht deutlich, dass die Bilder mit großer (offener) Blende nur einen sehr kleinen Bereich haben, in den sie scharf sind. Dieser Bereich ist aber astrein abgebildet, sodass man sogar feinste Härchen erkennen kann. Die Bilder mit kleiner (geschlossener) Blende sind durchgehend scharf, aber irgendwie komplett verwaschen. Es gibt keinen Bereich, der so knack-scharf abgebildet ist, wie bei den ersten Bildern mit offener Blende.

Woher kommt diese Unschärfe?

Wie schon beschrieben, nennt sich dieses physikalische Phänomen Beugungsunschärfe. Für die Erklärung muss ich euch mit etwas Schulphysik quälen. Wen die Erklärung nicht interessiert, kann diesen Absatz einfach überspringen und weiter unten weiterlesen.

Das Licht beugt sich an den scharfen Kanten der Blendenlamellen. Wer sich erinnern kann: In der Schule gab es den Beugungsversuch am Einzel- oder Doppelspalt. Licht wird auf einen schmalen Spalt gelenkt und wird an diesem so „gebrochen“, dass es in die Bereiche abgelenkt wird, in denen es nach klassischer Strahlentheorie eigentlich gar nichts zu suchen hat. Hierbei treten Interferenzmuster auf. Tiefer möchte ich dazu gar nicht in die Physik einsteigen. Fakt ist, dass das Licht immer an den scharfen Kanten der Blendenlamellen im Objektiv gebeugt wird und Interferenzmuster auf den Sensor wirft.

Ist die Blende offen, gelangt deutlich mehr unbeeinflusstes Licht durch die Mitte des Objektivs auf den Sensor (blauer Bereich im Bild). Dieses Licht überwiegt im Vergleich zu dem Licht, welches sehr weit außen im Objektiv entlangwandert und an den Blendenlamellen gebeugt wird (roter Bereich). Das unbeeinflusste Licht überstrahlt einfach die Interferenzmuster. Daher hat die Beugungsunschärfe bei großer Blende (kleine Blendenzahl) keinen sichtbaren Einfluss auf das aufgenommene Bild.

Verkleinern wir die Blende (große Blendenzahl), sinkt der Anteil des Lichts, welches ungehindert durch die Mitte des Objektivs kommt (blau), gegenüber dem Licht, das an den Blenden entlang „schrammt“ (rot) rapide ab. Das heißt, das gebeugte Licht kann nicht mehr von unbeeinflusstem Licht überstrahlt werden. Daher verschwimmt das Bild und wird mit kleiner werdender Blende immer unschärfer.

Wie macht sich die Beugungsunschärfe bemerkbar?

Noch ein kurzer Exkurs in die Physik: Bei kreisförmigen Öffnungen würde das gebeugte Licht Ringe bilden, die sogenannten Beugungsscheibchen. Sie treten z.B. bei Lochkameras auf. Bei den Irisblenden der üblichen Kameraobjektive bilden sich strahlenförmige Muster, deren Strahlenanzahl bei gerader Lamellenanzahl der Anzahl der Blendenlamellen und bei ungerader Anzahl der doppelten Lamellenanzahl des Objektivs entspricht. Das kann man bei fast punktförmigen Lichtquellen vor dunklem Hintergrund sehr schön beobachten. Das Beugungsmuster wird dann als typischer Lichtstern sichtbar. Das nachfolgende Bild wurde mit einer Blende von f/32 aufgenommen. Da das Objektiv 9 Blendenlamellen besitzt haben die Sterne 18 Strahlen.

Im Normalfall haben wir aber keine punktförmigen Lichtquellen vor einem dunklen Hintergrund, sondern ein relativ gleichmäßig ausgeleuchtetes Bild, wie die Blume vom Anfang. Jeder Bildpunkt verursacht bei kleiner Blende aber dennoch ein solch strahlenförmiges Muster auf unserem Kamerasensor. Da sich aber alle Punkte nun mehr oder weniger überlagern, erkennen wir keine Sterne mehr, sondern unser ganzes Bild wird zunehmend unscharf und verwaschen.

Verhindern von Beugungsunschärfe

Was kann ich nun gegen die Beugungsunschärfe unternehmen? Die schlechte Nachricht vorweg: Leider gibt es keine Möglichkeit die Beugungsunschärfe zu verhindern. Aber wir können ihren Einfluss auf unsere Bilder minimieren.

Jedes Objektiv hat eine Blendenstufe, bei der die Bilder noch ausreichend scharf sind. Der Effekt der Beugungsunschärfe hängt von der tatsächlichen Größe der Blendenöffnung ab und nicht von der Blendenzahl. Eure Kamera zeigt euch nur die Blendenzahl an. Diese ist eine berechnete Größe, die zusätzlich von der Brennweite abhängt (Brennweite geteilt durch den Durchmesser der Blende bzw. Eintrittspupille). Bei Zoom-Objektiven kann die Blendenzahl, bei denen die Bilder noch ausreichend scharf sind, daher je nach Brennweite unterschiedlich sein. Wichtig ist, dass ihr eure Objektive ausprobiert. Merkt euch, ab wann die Beugungseffekte einen sichtbaren Einfluss auf eure Bilder haben. Oft tritt das Problem ab einer Blende f/11 bis f/22 auf. Blendenzahlen darüber solltet ihr meiden, wenn ihr ein absolut scharfes Bild benötigt.

Warum wird die Blende vom Hersteller dann nicht auf diese minimale Öffnung limitiert? Selbstverständlich kommt es immer darauf an, was man mit den Bildern machen möchte. Ich vergrößere meine Bilder nur selten so weit, dass mich eine leichte Beugungsunschärfe stört. Je nach Motiv ist mir meist eine hohe Tiefenschärfe wichtiger. Letzten Endes muss immer der Fotograf wissen was ihm wichtig ist und die Einstellungen der Kamera entsprechend wählen.