Wie wird Licht zum Bild?

Linsen helfen uns, Dinge scharf zu sehen – doch sie zeigen nicht immer alles perfekt. Bei starkem Lichteinfall treffen Lichtstrahlen nicht immer genau zusammen, wodurch weiche Unschärfen entstehen, die man gezielt nutzen kann, zum Beispiel für verschwommene Hintergründe. Wenn Licht auf einen Sensor trifft, wird es in elektrische Signale oder digitale Informationen umgewandelt. So lassen sich Helligkeit, Farbe und Details erfassen und sichtbar machen – von Fotos bis zu wissenschaftlichen Messungen. Willkommen im Fotostudio!

1. Fehler im Fokus!
Linsen dienen im Alltag, etwa als Brille, dazu, Dinge scharf sichtbar zu machen. Doch können optische Linsen wirklich alles perfekt abbilden? Bei Linsen mit großem Lichteinfall (Blendenöffnung) tritt die sogenannte sphärische Aberration auf, bei der Lichtstrahlen nicht alle im selben Brennpunkt zusammenlaufen – vor allem die Lichtstrahlen, die weit von der optischen Achse entfernt sind. Was in vielen optischen Geräten als Makel gilt, nutzen Fotografen gezielt: Der weiche, unscharfe Hintergrund professioneller Fotos, das sogenannte Bokeh, entsteht genau aus solchen Abbildungsfehlern der Linse.

2. Ein Photo(n) für die Ewigkeit!
Wie entsteht aus Trillionen von Photonen, die durch die Linse einer Kamera auf den Sensor treffen, ein digitales Foto? Vor dem CCD-Sensor (Charge-Coupled Device) befindet sich ein Farbfiltermuster, das das einfallende Licht auf Fotodioden für rotes, grünes oder blaues Licht selektiert. Trifft Licht auf eine Fotodiode, werden durch den inneren photoelektrischen Effekt Elektronen freigesetzt, deren Anzahl von der Lichtintensität abhängt. Aus den ausgelesenen Ladungen für je eine rote, grüne und blaue Fotodiode berechnet die Kamera die Helligkeits- und Farbinformationen der einzelnen Pixel und setzt dann aus allen Pixeln das vollständige Bild zusammen.