Aperturblende und Eintrittspupille

Was ist der Unterschied zwischen der Aperturblende eines Objektivs und seiner Eintrittspupille — und warum geht in die Blendenzahl die Pupille ein und nicht die Blende?

Die Aperturblende ist das Bauteil in einem Objektiv, das den Strahlengang am engsten begrenzt — eine Lamellenblende, ein Metallring oder schlicht die kleinste Linsenfassung. Die Eintrittspupille ist ihr Bild, gesehen durch die Linsen, die davor sitzen: die Öffnung, die Du von vorn wahrnimmst, wenn Du in ein Objektiv hineinschaust. Beide sind selten gleich groß und liegen selten an derselben Stelle.

Stell Dir ein Fenster hinter einer Lupe vor. Das Fenster ist ein bestimmtes Loch in der Wand — aber durch die Lupe betrachtet wirkt es anders groß und scheint woanders zu sitzen. Genau so ist es im Objektiv: Von vorn blickst Du auf ein Bild der eigentlichen Öffnung und nicht auf die Öffnung selbst. Für die Frage, wie viel Licht hereinkommt, zählt das, was von außen zu sehen ist. Deshalb rechnet die Optik mit dem Bild und nicht mit dem Bauteil.

Ausführliche Erklärung

Warum ein Objektiv zwei Öffnungen hat

Ein Projektionsobjektiv besteht aus mehreren Linsengruppen. Irgendwo dazwischen sitzt die Stelle, an der der Strahlengang am schmalsten ist — das ist die Aperturblende. Alles, was breiter ankommt, wird dort abgeschnitten.

Wer nun von vorn in das Objektiv schaut, sieht diese Blende nicht direkt, sondern durch die davorliegenden Linsen hindurch. Und Linsen bilden ab: Die Blende erscheint vergrößert oder verkleinert und an einer anderen Stelle, als sie tatsächlich sitzt. Dieses Bild ist die Eintrittspupille.

Beide beschreiben dasselbe Nadelöhr, aber aus verschiedenen Blickwinkeln — das Bauteil und seine optische Erscheinung von außen. Für die Frage, wie viel Licht ein Objektiv aufnimmt, zählt die Erscheinung: Ein Lichtbündel, das breiter ist als die Eintrittspupille, kommt gar nicht erst bis zur Blende.

Warum die Blendenzahl mit der Pupille rechnet

Genau deshalb setzt die Definition an der Pupille an. ISO 517 beschreibt die relative Öffnung als Durchmesser der Eintrittspupille geteilt durch die Brennweite; die Blendenzahl ist deren Kehrwert, also Brennweite geteilt durch Eintrittspupillendurchmesser.

Der Unterschied ist keine Wortklauberei. Wer stattdessen das Bauteil misst, rechnet mit einer anderen Zahl als der, die im Datenblatt steht — um wie viel und in welche Richtung, hängt davon ab, wie die vorderen Linsengruppen abbilden. Zwei Objektive mit gleich großer Blende können deshalb verschiedene Blendenzahlen haben, und zwei mit gleicher Blendenzahl verschieden große Blenden.

Was das im Datenblatt bedeutet

An Projektionsobjektiven ist die Aperturblende fest — es gibt keinen Blendenring, den jemand verstellt. Der Wert im Datenblatt beschreibt also, wie das Objektiv gebaut ist, und ändert sich über die Lebensdauer nicht.

Aus der Blendenzahl folgt zugleich, wie weit sich der Lichtkegel öffnet, den das Objektiv annimmt. Texas Instruments schreibt diesen Zusammenhang für DLP-Systeme als halben Öffnungswinkel θ = arcsin(1 / (2 · f/#)) — je kleiner die Blendenzahl, desto weiter der Kegel, desto mehr Licht. Deshalb hängen Blende und Lichtausbeute zusammen, und deshalb steht die Blendenzahl in Objektivtabellen neben dem Lichtstrom.

Häufiges Missverständnis

„Die Blende ist das, was ich vorn im Objektiv sehe." Das ist der verbreitetste Kurzschluss, und er ist verständlich: Man sieht ja etwas Rundes, Begrenzendes. Nur ist das bereits die Eintrittspupille — das Bild der Blende. Das Bauteil selbst sitzt weiter hinten im Objektiv und hat einen anderen Durchmesser.

Praktisch folgenlos bleibt der Irrtum, solange man nur Datenblätter liest. Er wird erst dann teuer, wenn jemand aus dem sichtbaren Durchmesser und der Brennweite eine eigene Blendenzahl ausrechnet und sich wundert, dass sie nicht zur Herstellerangabe passt.

Nicht zu verwechseln mit

Blendenzahl — die Verhältniszahl, die aus Brennweite und Eintrittspupille gebildet wird. Sie ist das Ergebnis, die beiden Begriffe hier sind die Zutaten. Die Schreibweisen, die Datenblattfelder und was der Zoomweg mit dem Wert macht, stehen dort.

Der gesteuerten Iris im Lichtweg — etwa Dual Iris. Die sitzt im Gerät, nicht im Objektiv, verändert sich während der Wiedergabe und regelt die Lichtmenge nach dem Bildinhalt. Die Aperturblende eines Projektionsobjektivs steht dagegen fest.

Der Austrittspupille — dem Gegenstück auf der anderen Seite, also dem Bild derselben Aperturblende, diesmal durch die hinteren Linsen gesehen. Sie beschreibt, mit welchem Kegel das Licht das Objektiv wieder verlässt. Für die Blendenzahl spielt sie keine Rolle.

In der Planung

Diese beiden Begriffe stehen selten im Beratungsgespräch — sie erklären etwas, das an anderer Stelle als fertige Zahl auftaucht. Genau darin liegt ihr Nutzen: Sie machen nachvollziehbar, warum die Blendenzahl eine Konstruktionsangabe ist und keine Einstellung, und warum sie sich nicht aus dem nachmessen lässt, was man am Gerät sieht.

Relevant wird das bei Geräten mit Wechselobjektiv. Dort steht je Optik eine eigene Blendenzahl im Katalog, und sie gehört zur Optik, nicht zum Gehäuse. Wer zwei Objektive vergleicht, vergleicht damit zwei Bauweisen — und nicht zwei Einstellungen desselben Geräts.

Verknüpfte Inhalte

Die Zahl, die aus beiden Größen entsteht, erklärt die Blendenzahl; die zweite Zutat dieser Rechnung die Brennweite. Warum zwei Objektive mit derselben Blendenzahl trotzdem verschieden viel Licht durchlassen, steht beim Lichtstrom je Objektiv. Dass Objektiv und Gehäuse erst zusammen ein Gerät ergeben, führt Wechselobjektiv aus.

Quellen

Die Definitionen folgen ISO 517:1996, die Beziehung zwischen Blendenzahl und Öffnungswinkel einer Anwendungsschrift von Texas Instruments. Die vollständigen Angaben mit Fundstelle und Prüfstand stehen in der Quellenliste am Seitenende.