Was ist das Besondere an Objektiven mit Blendenzahl < 1?

Apropos lichtstarke Objektive , erwähnt Wikipedia

Nikon TV-Nikkor 35 mm f/0.9 – das schnellste Nikon-Objektiv aller Zeiten

Warum gibt es beispielsweise keine f/0,5-Objektive?

Gibt es eine spezielle Konstruktion, die für ein f/0.9-Objektiv ins Spiel kommt?

Beachten Sie, dass dies das schnellste Nikon -Objektiv ist. Zeiss stellt ein F/0,7 her, das bekanntermaßen von Stanley Kubrik für Kerzenlichtszenen verwendet wurde: visual-memory.co.uk/sk/ac/len/page1.htm – Habe aber noch nie von einem F/0,5 gehört.

Antworten (5)

Je größer eine maximale Blende ist, desto häufiger treten optische Aberrationen auf (bei einem "einfachen" Objektiv). Objektive mit großer Blende werden immer schwieriger zu vernünftigen Kosten herzustellen, da Sie mehr Aufwand in die Korrektur dieser optischen Aberrationen stecken müssen. Zusätzliche Linsenelemente sind erforderlich, um die chromatische Aberration zu mildern (die bei Blendenöffnungen größer als f/2 ziemlich schrecklich werden kann), Verzerrungen zu korrigieren (um das geradlinige Verhalten beizubehalten und Verzerrungseffekte zu minimieren), die sphärische Aberration und die daraus resultierenden Fokusverschiebungen zu korrigieren (oder lassen Sie die sphärische Aberration drin und korrigieren Sie die Fokusverschiebung mit zusätzlicher elektronischer Intelligenz) usw.

Es sollte auch beachtet werden, dass eine größere Blendenzahl das für andere ähnliche Objektive zulässige Lichtverhältnis beibehalten muss. Ein 1:0,9-Objektiv muss 1,5 Blenden mehr (mehr als 2x so viel Licht) zulassen als ein 1:1,4-Objektiv, und die physische Größe der Blende, um dies zu erreichen, erfordert oft einen größeren Objektivtubusdurchmesser. Das Erhöhen des Tubusdurchmessers erfordert zumindest ein größeres Frontelement, was die Kosten eines Objektivs schnell erhöhen kann. Ein 1:0,5-Objektiv muss fast 3 Blendenstufen mehr Licht durchlassen als ein 1:1,4-Objektiv (ein 8-mal größeres Lichtvolumen) und erfordert eine physikalische Blende, die einen 2,8-mal größeren Durchmesser hat. Beachten Sie, dass es wichtig ist, sich daran zu erinnern, dass die physikalische Aperturgröße, wie sie aus der relativen Apertur berechnet wird, nur durch das vordere Linsenelement betrachtet wird(was dazu neigt, die Innereien etwas zu vergrößern.) Die tatsächliche physikalische Größe der Blende ist normalerweise nicht ganz so groß, aber Objektive mit besonders großen maximalen Blendenöffnungen über f/1 erfordern im Allgemeinen einen sperrigen Objektivtubus. Es ist möglich, eine Blende zu korrigieren, die größer ist als die Halterung mit mehr Optik ... aber das ist ein Teil davon, wo die zusätzlichen Kosten für breitere Blenden ins Spiel kommen.

Kombiniert mit der Notwendigkeit, die zunehmenden Auswirkungen optischer Aberrationen zu korrigieren, erfordern schnellere Objektive größere Elemente, mehr Glas, in mehr Gruppen, mit mehr beweglichen Gruppen, um eine brauchbare Qualität bei großen Blendenöffnungen zu erreichen. Das bedeutet enorme Kosten, die Preise erfordern, die für die meisten Fotografen außerhalb der Reichweite liegen. Wenn es um einen Hersteller wie Zeiss geht, ist die Entwicklung eines f/0,7-Objektivs (das schnellste Kameraobjektiv der Welt, soweit ich weiß) wahrscheinlich eher ein Prestigeobjekt als ein Geldverdiener ... das beste Objektiv Hersteller auf Erden sollten in jedem Fall die besten Objektive haben, oder? ;)

(Wie sich herausstellt, hat Zeiss aufgrund seiner hervorragenden Optik ziemlich viel und zwischen dem schnellsten 50-mm-1: 0,7-Objektiv und dem längsten und klarsten Teleobjektiv mit seinem Apo Sonnar T * 1700-mm-1: 4-Objektiv ... und Glauben Sie mir, ein 1700 mm 1: 4 ist fast so verrückt wie ein 50 mm 1: 0,7 ... das ist eine TONNE Licht für eine so lange Brennweite!)

Ein 1:0,9-Objektiv sollte mehr als doppelt so viel Licht einlassen wie ein 1:1,4-Objektiv, und ein 1:0,5-Objektiv wäre 3 Stufen schneller als 1:1,4.
@ Evan (setzt deinen Gedanken fort) ... lässt 8-mal mehr Licht herein und erfordert einen Durchmesser von 1,4 / 0,5 = 2,8-mal größer (viel mehr als "fast zweimal"). Kurz gesagt, jedes 1: 0,5-Objektiv muss Licht über eine Scheibe sammeln, die doppelt so breit ist wie seine Brennweite, und es dennoch schaffen, es in einer Ebene mit angemessener Schärfe zu fokussieren.
@jr Danke für die Klarstellung. Ich habe nicht verstanden, dass Sie von der Fläche und nicht von der Blendenzahl gesprochen haben. Tatsächlich bezieht sich Ihre Nachricht immer noch auf "ein 1: 0,5-Objektiv" und "ein 1: 1,4-Objektiv", daher sollten Sie möglicherweise noch einmal überprüfen, ob Sie die f / -Notation konsistent mit Ihrer beabsichtigten Bedeutung verwenden.
@jr Dann bin ich völlig verwirrt. Bitte korrigieren Sie mein Missverständnis in Bezug auf einen (oder beide) dieser entscheidenden Punkte. (1) Die Notation "f/" ist konventionell. Es bedeutet nur das Verhältnis des Eintrittsdurchmessers zur Brennweite, nie etwas anderes. (2) Die Fläche einer Form ist proportional zum Quadrat ihres Durchmessers. Diese sind die Grundlage von @Evans Analyse und meiner Fortsetzung, aber ich kann sie nicht mit Ihrer Analyse in Einklang bringen.
Bei der letzten Bearbeitung – f / 0,9 bis f / 1,4 sind ungefähr 1⅓ Stopps, richtig? Das ist also das 2^1⅓-fache des Lichts oder etwa das 2,5-fache. Und (wie Evan sagt) f / 0,5 bis f / 1,4 sind volle drei Blendenstufen oder das 8-fache des Lichts. Das ist Spitzfindigkeit und ändert nichts an Ihrem Standpunkt. :)
@whuber: Ich entschuldige mich für die Verwirrung, und es kann das Ergebnis von null Schlaf in den letzten vier Tagen sein. Lassen Sie mich also meine Bedingungen klarstellen, lassen Sie mich wissen, ob wir zustimmen oder nicht zustimmen, und ich werde meine Antwort entsprechend aktualisieren. Die Lichtmenge, die durch eine Linse fällt, die DIFFERENZSTOPFEN, ist relativ zur Fläche der Öffnung oder der Fläche des Lochs in der Blende . Ich glaube es gibt ca. ein Unterschied von drei Blendenstufen zwischen f/1.4 und f/0.5, richtig (8x mehr Licht)? Die GRÖSSE der Öffnung, ihr Durchmesser, ist die Brennweite dividiert durch die relative Öffnung. Das wirkt sich auf den Tubusdurchmesser aus.
@whuber: Ok, nachdem ich diesen letzten Kommentar geschrieben habe, habe ich anscheinend "Lichtstopps", "Lichtvolumen" und "physikalische Aperturgröße" vermischt. Ich habe meine Antwort mit den meiner Meinung nach richtigen Zahlen für die im Spiel befindlichen Blenden korrigiert, f / 1,4, f / 0,9 und f / 0,5. Entschuldigung für die Verwechslung.
@jr Danke (+1). Ich stimme @mattdm zu, dass es ein Nit ist, aber das Aufräumen ist eines dieser Details, die für gute, dauerhafte Antworten sorgen.

Es gibt Objektive, die schneller als f/1.0 sind, aber die Preise schießen in die Höhe, sobald Sie unter 1.0 kommen, da Sie nahe an der Grenze sind, wie weit Glas tatsächlich einfallendes Licht biegen kann! Die Toleranzen werden sehr eng und die Herstellung ist teuer. Die Grenze für Glas (mit einem Brechungsindex von 1,5) liegt bei etwa 1: 0,5. Um schneller zu werden, müssten Sie ein exotischeres Material wie Quarz oder Saphir verwenden, was die Kosten noch weiter erhöht. Ich habe einmal online einen Thread gelesen, in dem jemand berechnet hat, dass Sie ein Objektiv mit einer Blende von 1: 0,25 herstellen könnten, aber es müsste vollständig aus Diamant bestehen ...

Sie müssten einen sehr guten Grund haben, schneller zu gehen, "bessere Bilder in Innenräumen ohne Blitz zu machen" reicht nicht ganz aus. Es muss so etwas sein wie "Ich werde zum allerersten Mal auf der Oberfläche des Mondes laufen"...

Das lichtstärkste Objektiv, von dem ich je gehört habe, war f/0.55, fast zwei Stufen schneller als das legendäre f/1.0 von Canon! Sie werden zum lithografischen Ätzen von Siliziumwafern verwendet, und die Apertur ist erforderlich, um eine Beugung zu vermeiden, die die Auflösung begrenzt. Derselbe Effekt, der weiche Bilder mit DSLRs bei f/16 verursacht, beginnt bei immer größeren Blendenöffnungen aufzutreten, wenn Sie versuchen, mehr Details zu extrahieren.

"Die Blende ist erforderlich, um Beugung zu vermeiden" Nicht ganz. Beugung kann niemals vermieden werden, aber die Größe eines Brennflecks von einem schnelleren Objektiv ist kleiner. Der Brennfleck ist das Ergebnis der Beugung an der Austrittspupille des Objektivs und hat eine Größe von 2,44 * Wellenlänge * Blendenzahl.
Ja, ich meinte Beugungsprobleme. Ich werde klären.
+1 Faszinierend. Ich habe mich gefragt, ob es geometrische Grenzen für die Blende gibt, und dachte mir, dass etwa f/0,7 oder so die Grenze für Singlet- (einfache) Linsen mit gewöhnlichen Brillen sein würde. Mir kam jedoch in den Sinn, dass man mit zusammengesetzten Objektiven wie Retroteleobjektiven oder möglicherweise sogar Glasfasern möglicherweise extrem niedrige Blendenstufen erreichen könnte, sodass ich zögern würde zu behaupten, dass f/0,5 oder sogar f/0,25 eine ultimative Grenze ist : Menschen sind clever darin, solche scheinbaren Barrieren zu durchbrechen!
Vielleicht ist das der Thread, aus dem du die Info hast? answers.google.com/answers/threadview?id=241629 Es enthält einige Gleichungen und setzt einige Extremwerte ein, um die maximalen Blendenzahlen zu erraten.

Andere haben bereits Kosten erwähnt, und sie haben Recht.

Ein anderer, der für die meisten praktischen Zwecke wahrscheinlich aussagekräftiger ist, ist, dass Ihre Schärfentiefe fast in nichts verdunsten würde. Betrachten Sie zum Beispiel eine Aufnahme mit einem 50-mm-Objektiv aus einer Entfernung von etwa 3 Fuß – eine mehr oder weniger typische Kopf-Schulter-Aufnahme. Bei Blende 1,0 ist Ihre DoF bereits auf 3/4 Zoll gesunken . Bei Blende 0,5 wären es ungefähr 3/8 Zoll – wenn Sie beispielsweise auf die Wimpern einer Person fokussieren, wäre das Auge selbst merklich verschwommen (oder umgekehrt).

Ich denke, wenn Ihr primäres Ziel darin besteht, nachts Bilder von Briefmarken unter Glas zu schießen, wäre die minimale Schärfentiefe kein Problem – aber für die meisten Motive wäre es eine Herausforderung, sie gut zu verwenden.

Es gibt ein Zeiss-Objektiv namens "Carl Zeiss Super-Q-Gigantar 0,33/40 mm". Ja, es hat eine maximale Blende von f/0,33 und ist daher das schnellste Objektiv, das jemals hergestellt wurde.

Momentan wird es bei Westlicht-Auktion versteigert. Da ich mir nicht sicher bin, ob ich auf eine solche Seite verlinken darf, hier die Beschreibung:

Carl Zeiss Super-Q-Gigantar 0,33/40 mm (ca. 1960) Dies ist das lichtstärkste Objektiv der Welt, das jemals für Contarex Bullseye hergestellt wurde. Einzigartiges Objektiv von Carl Zeiss für PR-Zwecke - ex Barringer Collection.

Ich bin mir nicht sicher, ob dieses Monster jemals Bilder produziert hat, weil es einfach keine Muster gibt. Jeder schien Bilder von der Linse zu machen, aber nicht damit :-)

Bild vom Super-Q-Gigantar

HA! Ich liebe den Namen einfach...'Gigantar' verströmt einfach ein besonderes Gefühl, wenn man ihn nur hört!
Allerdings war das Objektiv kein funktionierendes, sondern ein Mockup als Antwort auf die Fixierung auf immer größere Blendenöffnungen in den 1960er Jahren. Die Linsenbezeichnung „40 mm“ war vom Designer völlig willkürlich gesetzt und hatte nichts mit der darin enthaltenen Optik zu tun. petapixel.com/2013/08/06/…

Weißt du, ich wollte über die Objektivhalterung streiten und dann wurde mir klar, dass ich ein 200 mm f/2.8 habe und die Blende darauf 71,4 mm beträgt, was größer ist als die Öffnung meiner Kamera. Also, der einzige Grund, der mir einfällt, sind die Kosten ...

Um die Vorteile einer Öffnung zu nutzen, die breiter als der Fassungsdurchmesser ist, muss der Hersteller etwas zusätzliche Arbeit mit den hinteren Elementen leisten, und das wird Kosten verursachen. Dies wird zu einer Kosten-Nutzen-Analyse, weil sie sich nicht die Mühe machen werden, ein Objektiv zu kaufen, das dann so viel kostet, dass es fast niemand kauft (passiert hin und wieder, googeln Sie das Canon 5200-mm-Objektiv). Sie müssen sich fragen, was das zusätzliche Licht wirklich auf einem bestimmten Objektiv gibt? Ich denke, sobald Sie das 1: 1-Verhältnis von Blende zu Brennweite erreicht haben, ist die Antwort größtenteils nicht viel oder zumindest nicht ausreichend, um dies zu rechtfertigen.

Wie sie den Vorteil einer Blende größer als die Fassung ausnutzen können, nun, ich bin kein Physiker oder Objektivhersteller ... Das überlasse ich Leuten, die klüger sind als ich. Wohlgemerkt, ich vermute, dass es so ist eine Grenze dafür, wie groß eine Öffnung für eine bestimmte Brennweite ist, unabhängig davon, aber wie man darauf kommt, weiß ich nicht.

F/0.7 ist eine Blende heller als F/1.0. Aber die Kosten für diesen Stopp wären zu hoch.
Denken Sie daran, dass die aus der relativen Blende berechnete physikalische Blendengröße nur durch das vordere Linsenelement betrachtet wird (was dazu neigt, die Innereien etwas zu vergrößern). Die wahre physikalische Größe der Blende ist normalerweise nicht ganz so groß. Es ist möglich, eine Blende zu korrigieren, die größer ist als die Halterung mit mehr Optik ... aber das ist ein Teil davon, wo die zusätzlichen Kosten für breitere Blenden ins Spiel kommen.
@jrista - Wäre die Korrektur dann nicht in den hinteren Elementen?
Ja, das ist es normalerweise. Ich glaube, sie nennen das Ausgangspupillenkorrektur.
Ich denke, der Kommentar von @jrista hier ist ein entscheidender Teil der Gesamtantwort – obwohl es möglich ist, die Ausgangs- und Eingangspupillen asymmetrisch zu gestalten, ist dies im Linsendesign nicht konventionell und würde mit ziemlicher Sicherheit die Kosten erhöhen. Siehe en.wikipedia.org/wiki/Pupil_magnification