Blende (Optik)
Blenden sind mechanische Begrenzungen des Strahlenraumes zwischen Ding und Bild bei optischen Abbildungen. Hierzu zählen auußer den unmittelbar zur Strahlenbegrenzung eingeführten Blenden auch alle sonstigen begrenzenden Öffnungen, besonders die Linsenfassungen.
Arten
Bezeichnung entsprechend der Wirkung
Je nach Wirkung sind drei Reinformen von Blenden voneinander zu unterscheiden:
Aperturblende
Eine reine Aperturblende beeinflusst die Helligkeit des Bildes gleichmäßig, indem sie die Öffnungsweite (Apertur) des optischen Geräts begrenzt. Sie wirkt sich nicht auf die Größe des Bildausschnitts aus. Dazu muss sie so beschaffen sein, dass alle Strahlenbündel bezogen auf die Strahlungsleistung des Objekts den gleichen Strahlungsfluss enthalten. Daher muss sie in der Hauptebene einer optischen Abbildung positioniert werden. Da sich die Hauptebene häufig innerhalb von optischen Elementen befindet, wird sie in entsprechenden optischen Geräten so dicht wie möglich in die Nähe der Hauptebene gebracht.
In Geräten mit nur einem abbildenden Bauteil (zum Beispiel einer Linse oder einem Hauptspiegel) wird die Aperturblende daher meist in der Nähe dieses Bauteils angeordnet oder durch den Linsen- oder Spiegelrand realisiert. Beim Auge wirkt die Iris als Aperturblende. Bei komplexeren Geräten, wie optisch korrigierten Fotoobjektiven kann die Aperturblende auch objekt-, bildseitig oder zwischen den abbildenden Elementen angeordnet sein.
Die Bilder der Aperturblende heißen objektseitig Eintrittspupille und bildseitig Austrittspupille. Bei telezentrischen Objektiven können diese im Unendlichen liegen.
In der Praxis führt nahezu jegliche Begrenzung eines Strahlenbündels durch eine Aperturblende dazu, dass ein Strahlenbündel, das den Blendenquerschnitt in einem anderen Winkel passiert, in einem anderen Verhältnis beschnitten wird. Das führt zu einer Verdunkelung des Bildes in Randnähe, die über den durch das Cos4-Gesetz beschriebenen Randlichtabfall hinausgeht und zu einer Vignettierung führt. Ferner ergibt sich durch die Lage der Aperturblende ein lateral variabler Abbildungsmaßstab, so dass das Bild zu den Bildecken hin verzeichnet wird.
Feldblende
Eine reine Gesichtsfeldblende begrenzt den Bildausschnitt, ohne sich auf die Helligkeit des Bilds auszuwirken.
Sie befindet sich in der Bildebene (z.B. Sensorchip einer Digitalkamera), der Objektebene (z.B. Diarahmen im Diaprojektor) oder in einer Zwischenbildebene (z.B. im Mikroskop). In der Praxis befindet sich die Feldblende üblicherweise nicht genau beim Objekt oder Bild, so dass der Rand nie ganz scharf begrenzt wird.
Die Bilder der Gesichtsfeldblende heißen Eintrittsluke (objektseitig) und Austrittsluke (bildseitig).
Eine Feldblende in einem Beleuchtungsstrahlengang heißt auch Leuchtfeldblende. Sie beschränkt den beleuchteten Bereich auf dem beobachteten Objekt. Bei einer klassischen Köhlerschen Beleuchtung mit dem Mikroskop ist sie meist als verstellbare Irisblende ausgeführt. In der Konfokaltechnik ist die Leuchtfeldblende so klein, dass das Leuchtfeld nur durch die beugungsbedingte Auflösungsgrenze des Mikroskops bestimmt wird. Bei einer Kreutzblende kommt eine Blende mit sichelförmiger Öffnung zum Einsatz.
Streulichtblende
Eine reine Streulichtblende ist außerhalb des Strahlengangs angeordnet und beeinflusst weder die Helligkeit des Bilds noch die Größe des Bildausschnitts.
Verwendung
Fotografische Blenden werden oft als Irisblende ausgeführt, sie sind verstellbare Aperturblenden zur Kontrolle von Helligkeit und indirekt der Schärfentiefe des Bildes. Eine Linsenfassung wirkt als feste Aperturblende. Da sie aber oft Streulicht reflektiert, wird zusätzlich ein fester Blendenring vor oder nach ihr angebracht.
Schlitzblenden begrenzen meist als Feldblenden den Strahlengang nur in einer Richtung stark. In Spektrometern und verwandten optischen Geräten nennt man sie optische Spalte, sie sind dabei meistens sowohl in ihrer Breite (Größenordnung 1 mm, wenn es um den sichtbaren Spektralbereich geht) als auch ihrer Höhe (Größenordnung 20 mm) einstellbar. Sie dienen dabei auf der Eingangsseite als sekundäre Lichtquellen von wohldefinierter und gut verwendbarer Form, auf der Ausgangsseite beispielsweise von Monochromatoren als Selektionsmittel für bestimmte Wellenlängen(bereiche) und wiederum als sekundäre Lichtquellen. Die Spaltbreite wird in der Regel so groß gewählt, dass Beugungseffekte vernachlässigbar bleiben.
In der Augenheilkunde wird eine nicht einstellbare Lochblende (sogenannte stenopäische Lücke) zur differentialdiagnostischen Beurteilung einer Sehschärfenminderung als Aperturblende gebraucht.
Apertur
Je größer die Aperturblende, desto größer kann die sogenannte Apertur
sein. Sie ist der Sinuswert des halben Kegelwinkels α des von einem Objektpunkt
ausgehenden Strahlenbündels. Ob die Aperturblende ausgefüllt wird, hängt davon
ab, ob der Objektpunkt großwinklig beleuchtet wird. Die sogenannte numerische
Apertur ist 
.
Ein damit verwandter Begriff ist die relative Öffnung (oder Öffnungsverhältnis). Hierbei wird der Durchmesser der Aperturblende auf die Brennweite des abbildenden Systems bezogen. Beispiel: ein Fotoobjektiv mit relativer Öffnung 1:2 ist lichtstärker als eins mit 1:3,5.
Pupille und Luke
Neben den gegenständlichen Blenden sind in der geometrischen Optik die Begriffe Pupille und Luke gebräuchlich. Jede Apertur- und jede Feldblende ist zunächst eine Pupille beziehungsweise eine Luke. Das Bild jeder ist eine weitere Pupille beziehungsweise eine Luke,so dass je eine Eintritts- und eine Austrittspupille beziehungsweise -luke existieren. Befindet sich die gegenständliche Blende in Abbildungsrichtung vor dem abbildenden System (z. B. Linse), so ist diese Eintritts-Pupille beziehungsweise -Luke. Ihr von der Abbildungseinrichtung (meistens auf der anderen Seite erzeugtes) Bild ist dann Austrittspupille beziehungsweise -luke. Bei umgekehrter Reihenfolge ist die Zuordnung umgekehrt.
Siehe auch
Wikipedia.de
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Datum der letzten Änderung: Jena, den: 11.04. 2024