Aufbau und Funktion einer Digitalkamera

Zum Fotografieren braucht man eine Kamera. Damit die Fotos in der Praxis auch gelingen, ist es sicherlich hilfreich, sich mit dem Aufbau und der Funktion vertraut zu machen.

Eine Kamera soll natürlich fotografieren, also Licht zum Film oder Sensor lassen. Doch genauso wichtig ist es, dass sie den Sensor (oder den Film) während der Belichtung vor unerwünschtem Licht schützt. Dazu muss die Kamera lichtdicht sein. Zur Belichtung darf nur das zum Motiv gehörende Licht auf den Sensor fallen. In einer Analogkamera muss der Film auch zwischen den Aufnahmen vor Licht geschützt werden.

Nikon fg
Ein Objektiv und ein Lichtdichtes Gehäuse. Mehr braucht unsere Kamera erst einmal nicht.

Eine einfache Kiste oder z. B. ein Schuhkarton mit einem Stück Film darin würde als einfache Kamera schon reichen. Wenn man fotografieren will, braucht man aber auf jeden Fall noch mehr: ein Motiv (z. B. einen Menschen) und Licht (z. B. von der Sonne).

kam1
Reflexion

Das Licht, das von der Sonne auf das Motiv, hier den Menschen, fällt, wird von diesem in viele Richtungen zurückgeworfen. Wenn wir unsere Kistenkamera davorstellen und den Deckel öffnen, also eine Aufnahme (eine Belichtung ) machen, so trifft das Licht, das von einem Punkt des Menschen reflektiert wird, auf viele verschiedene Punkte des Sensors (oder Films).

kam2
Das Licht trifft ungeordnet auf den Sensor bez. Film

Dadurch erhalten wir aber nur eine gleichmäßige Belichtung des Sensors und leider noch kein Abbild des Menschen. Das Licht ist einfach ungeordnet auf den Sensor gefallen.
Um es zu ordnen, können wir es mit einer kleineren Öffnung der Kiste probieren. Dazu muss ein kleines, verschließbares Loch (die Lochblende) in den Deckel kommen, durch das das Licht jetzt "sortiert" oder gefiltert werden kann.

kam3
Die Lochblende

Es trifft nun zwar weniger Licht auf den Sensor oder Film, dafür ist es jedoch gerichtet: Jeder Punkt des von der Kamera "gesehenen" Motivs erzeugt nur noch einen Punkt auf dem Sensor. Aus diesen Punkten (nicht zu verwechseln mit den Pixeln des digitalen Sensors) setzt sich das Bild des Motivs zusammen. Wir haben jetzt einen einfachen Fotoapparat, eine Lochkamera. (Mit einer Pappkiste, Klebeband und einem Stück Film oder Fotopapier kann man solch eine Kamera selbst bauen.)
Die Öffnung in dem Kistendeckel darf aber nicht zu groß werden, sonst treffen doch wieder mehrere Lichtstrahlen von einem Punkt des Motivs auf den Sensor/Film und erzeugen Kreise (sogenannte Zerstreuungskreise) anstelle der erwünschten Punkte. Dadurch wird das Bild unscharf.

kam4
Unschärfe

Das Loch muss sehr klein sein, dadurch gelangt nur ein wenig Licht auf den Sensor. Deshalb muss man es über längere Zeit "einwirken lassen, damit die Kamera das Licht aufzeichnen kann. Man muss länger belichten. Diese langen Belichtungszeiten bringen aber leider auch Nachteile mit sich. Alles, was sich während der Belichtung bewegt, zieht eine Art Lichtspur über das Bild. Es kommt wieder zu Unschärfen, diesmal aber durch die Bewegungen des Motivs während der Belichtung.

Unschärfe durch Bewegung
Unschärfe durch Bewegung

Es ist also wichtig, mehr Licht auf den Film zu lassen, doch müssen wir gleichzeitig verhindern, dass wieder die Unschärfe (Zerstreuungskreise) auftritt. Das Loch können wir deshalb nicht einfach so vergrößern. Aber wir können stattdessen, um mehr Licht auf dem Film zu versammeln, eine Linse einsetzen.
Diese Linse "biegt" die Lichtstrahlen und fügt sie an einem Punkt zusammen. Das Licht wird gesammelt und zu einem Brennpunkt ("Fokus") geführt. Wir haben damit ein einfaches Objektiv.

kam6
Die "Linse"

Leider ist auf diese Art aber nur das Abbild von Objekten mit einer ganz bestimmten Entfernung zur Kamera scharf. Je nach Abstand des Motivs zur Linse liegt nämlich der Brennpunkt unterschiedlich weit von der Linse entfernt.

Objekte, die zu weit entfernt sind, haben einen Brennpunkt vor der Bildebene. Bei Objekten, die zu nah sind, liegt der Brennpunkt dahinter. Auf dem Bild erscheinen in beiden Fällen Unschärfekreise.

kam7
Brennpunkt und Unschärfekreis

Das kann ein Nachteil, aber auch ein Vorteil sein. Wichtig ist auf jeden Fall, dass man die Lage der Schärfe (der Schärfenebene) beeinflussen kann. Wenn wir dann den Abstand des Sensors / Films zur Linse vergrößern, werden näher gelegene Motive scharf. Wenn wir dagegen diesen Abstand verkleinern, werden ferner gelegene Motive scharf. Wir können so also die Schärfe einstellen (fokussieren).

kam8
Linse und Lochblende

Und falls wir jetzt noch eine Kombination aus Loch und Linse verwenden, können die Unschärfekreise für nähere oder weiter entfernte Objekte verkleinert werden. Gegenstände, die außerhalb der eigentlichen Schärfenebene liegen, erscheinen dann mehr oder weniger scharf. Wir können auf diese Art größere Bereiche des Bildes sowohl vor als auch hinter der Schärfeebene scharf abbilden.

Wenn das Loch (die Blende) von veränderbarer Größe ist, kann man die Ausdehnung der Schärfe in die Tiefe, die Schärfentiefe, steuern. Gleichzeitig verändert man so allerdings auch die Intensität des Lichts, das auf den Sensor oder Film trifft. Die Aufnahmeeinheit braucht aber eine bestimmte Lichtmenge, um richtig belichtet zu werden.
Um die unterschiedlichen Lichtmengen je nach eingestellter Blende und Helligkeit des Motivs zu kompensieren, muss man unterschiedlich lange belichten.
Während bei der Lochkamera auch bei hellen Motiven die Belichtungszeiten so lang sind, dass man sie bequem mit der Uhr abmessen kann (Lochkamera-Fotografen messen die Belichtungszeit oft scherzeshalber in getrunkenen Tassen Kaffee), braucht man bei der Fotografie mit Objektiv meist sehr kurze Zeiten (Bruchteile von Sekunden). Die Steuerung dieser Verschlusszeiten übernimmt am besten ein mechanischer (oder elektronischer) Verschluss.

Aber immer daran denken: Der Fotograf macht das Foto, die Kamera ist nur das Werkzeug.