Was ist der limitierende Faktor im Objektivbau, wenn es um Blendenwerte geht?

Dieses weithin gelobte Nikon 105-mm-Makroobjektiv hat einen maximalen Blendenwert von 2,8. Ich habe es in meinen Händen gehalten, es ist eine große Linse. Inzwischen kann dieses 50-mm-Nikon-Objektiv bis zu f/1.2 gehen, obwohl es 25 % billiger und VIEL kleiner ist. Zumindest bei diesen beiden Objektiven gibt es also keinen sehr direkten Zusammenhang zwischen Preis und Blendenzahl.

Was bestimmt den Blendenbereich eines bestimmten Objektivs? Warum können diese 105 mm nicht unter 2 gehen?

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Die Pupillenfläche (Blendenöffnung) ist proportional zum Quadrat der Brennweite (bei gleicher Blendenzahl). Da 105 mm also etwa die doppelte Brennweite von 50 mm haben, wäre die 4-fache Pupille (Fläche) erforderlich, um f / 1,2 zu sein.

Mit anderen Worten, f/1.2 oder jede beliebige Blende entspricht keinem festen Durchmesser – er nimmt bei größeren Brennweiten zu.

Dies setzt auch voraus, dass beide Linsen die gleiche Lichtmenge sammeln und zur Blende übertragen. Da das 50-mm-Objektiv ein breiteres Sichtfeld hat, sammelt es tendenziell mehr Licht, sodass es dort einen weiteren Vorteil hat.

Der maximale Blendenbereich wird durch das Format der Kamera deutlich eingeschränkt - er darf nicht größer als der Objektivanschluss sein. Ein Objektiv kann dies kompensieren, indem es mehr Licht sammelt, weshalb große 300-mm-f/2,8- und 600-mm-f/4-Objektive enorme Frontlinsenelemente haben.

Im Wikipedia-Artikel über Blendenzahl (Blendenzahl) wird erwähnt, wie groß die Größe der Pupille Ihres Objektivs sein kann. Gefunden im Abschnitt "Notation".
Vielen Dank! Ich habe überlegt, den Artikel zu überarbeiten. Hinzufügen der Referenz und eines Zitats mit den relevanten Teilen aus dem Wikipedia-Artikel. Dies würde als neuer Absatz hinzugefügt werden. Was denkst du?
Ein breiteres Sichtfeld wird nicht separat berücksichtigt - dieser Vorteil wird direkt und vollständig durch die kleinere physische Größe der Blende erklärt, wie Sie im ersten Teil Ihrer Antwort erläutern.
Ähm ... die Blendenzahl ist ein Verhältnis von Brennweite zu Blende; Die Beziehung ist linear, nicht quadratisch. Ein 100-mm-Objektiv würde also eine Eintrittspupille benötigen, die den doppelten Durchmesser eines 50-mm-Objektivs hat, um die gleiche Blendenzahl zu erreichen. (Wenn das Design skaliert, aber ansonsten identisch ist, bedeutet das natürlich die 4-fache Fläche und das 8-fache Volumen von Glas.) Ich gehe davon aus, dass das "Quadrat" aus Gewohnheit hineingekommen ist - es kommt fast immer in jedem vor Diskussion über Blende.
Es ist ein lineares Verhältnis zum Öffnungsdurchmesser ( f/D), aber ein quadratisches Verhältnis zur Fläche der Eintrittspupille, die das Lichtsammelvermögen darstellt. Die Fläche ist (D/2) quadriert, mal pi.
In der Tat, aber ein Objektiv würde beim Lesen der meisten Menschen nicht "4x die Pupille" benötigen, da die meisten gewöhnlichen Leute das Maß runder Dinge am Durchmesser und nicht an der Fläche erkennen. „4x der Schüler“ ist ohne weiteren erläuternden Text irreführend.
Die gleichen Leute, die denken, dass eine 24-Zoll-Pizza doppelt so groß ist wie eine 12-Zoll-Pizza, stelle ich mir vor;)
Wie Sie sich selbst beschreiben, kann die maximale Blende größer sein als der Objektivanschluss, oder?
Die Linsenelemente können es sein, aber nicht die Blende selbst.
@MikeW Wie kommt es, dass die Blende nicht größer sein kann als die Objektivfassung? Ich kann das nicht wirklich nachvollziehen und habe eine Frage zum Verhältnis von maximal möglicher Blende und dem Objektivanschluss gestartet .

Es steckt viel mehr dahinter als ein längeres Objektiv, das einen größeren Durchmesser benötigt, um die gleiche relative Blende beizubehalten.

Für ein paar Beispiele sind sphärische Aberration und Koma beide proportional zum Quadrat der Blendenöffnung des Objektivs. Wenn wir das Design des 100/2,8-Objektivs nehmen und den Durchmesser jedes Elements verdoppeln, könnten wir erwarten, ein 100 f/1,4-Objektiv zu erhalten – aber mit viermal so viel sphärischer Aberration und Koma wie die f/2,8-Version. Das würde die Qualität von "etwas weich weit offen" auf "Äh, schönes Bokeh, denke ich, aber wäre es nicht besser, wenn etwas scharf wäre?"

Okay, ich übertreibe ein wenig, aber Sie verstehen schon. Abgesehen davon, dass nur mehr Material benötigt wird (z. B. erfordert die Verdoppelung des Durchmessers eines Elements etwa 8-mal so viel Glas), erfordert das Design eine viel bessere Korrektur für einige der üblichen Aberrationen, um die gleiche (oder ähnliche) Qualität bei einer größeren Blende aufrechtzuerhalten.

Sphärische Aberrationsskalen mögen den Würfel – nicht das Quadrat – der Blendenöffnung des Objektivs.

Um die Titelfrage zu beantworten, gibt es zwei einschränkende Faktoren. Eine weiche Grenze ist die Designökonomie. Dieses 105-mm-Objektiv könnte größer ausgelegt werden (kleineres Verhältnis). Aber ist die Nachfrage groß genug, um die Kosten für die Herstellung eines solchen Objektivs zu decken? Anscheinend denkt der Hersteller nicht. Eine feste Grenze ist die maximale Größe der Systemhalterung. Typische SLR/DSLR-Systeme können auf etwa f/1.2 heruntergehen. Halterungen für Kinokameras können sogar über f/1.0 hinausgehen.

Was ist der limitierende Faktor im Objektivbau, wenn es um Blendenwerte geht?
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