Wie beeinflusst die Sensorgröße die Helligkeit eines Bildes bei gleichem Sichtfeld und Blende?

Nehmen wir an, wir haben zwei Bildsensoren mit jeweils 1 MPixel Auflösung, aber unterschiedlicher Größe. Der erste Sensor hat die Größe 1/3", der andere 1". Jeder Sensor ist mit einem passenden Objektiv ausgestattet (für das Bildsensorformat, also findet keine Vignettierung oder Beschneidung statt). Beide Objektive haben die gleichen Eigenschaften: Blende f/2.0 und Ultrawide-Blickwinkel von ca. 100°. Beide Sensoren laufen mit 100fps, so dass das vom 1/3"-Sensor gezeigte Bild bei normaler Beleuchtung in einem Haus eher dunkel ist.

Wie stark unterscheidet sich nun das vom 1"-Sensor gezeigte Bild (bei gleicher Beleuchtung) in der Helligkeit? Ich würde vermuten, dass das 1"-Bild aufgrund der größeren Eintrittspupille viel heller wäre, ist das richtig, und wenn ja, wie kann ich berechnen, welche Blendenzahl das größere Objektiv (das auf dem 1"-Sensor sitzt) haben muss, um der Bildhelligkeit des kleinen Sensors zu entsprechen?

Antworten (2)

Die Bildhelligkeit bleibt gleich. Die Größe der Eintrittspupille spielt für die Bildhelligkeit keine Rolle - was zählt, ist nur die Blendenzahl (oder genauer gesagt die T-Zahl, die gleich der wahren Blendenzahl dividiert durch die Quadratwurzel der Transmission ist).

Etwas ausführlicher:

Wenn Sie Ihr Sichtfeld auf 100 Grad fixieren und die Sensorgröße variieren, skaliert die Brennweite zwischen verschiedenen Bildgrößen, ebenso wie der Durchmesser der Eintrittspupille. Da sich die Brennweite direkt auf die Vergrößerung auswirkt und kürzere Brennweiten eine stärkere Vergrößerung im Bildraum (d. h. hinter dem Objektiv) bewirken, sieht der Sensor bei einem 10-mm-1:2,8-Objektiv eine viel größere Pupille als bei einem 20-mm-1:2,8-Objektiv.

Vielleicht hat das OP eine unnötige Behauptung aufgestellt und seine Annahmen sind falsch? Vermutlich erhält ein kleinerer Sensor bei gleicher Objektivgröße und konstantem Sichtfeld ein helleres Bild, da die Austrittspupille kleiner sein kann. Das heißt, das einfallende Licht ist das gleiche, aber es kann stärker auf eine kleinere Sensorfläche konzentriert werden, oder? (Dies setzt voraus, dass die Übertragung durch beide Linsen gleich ist.)
Nicht ganz. Stellen Sie sich ein Ultraweitwinkelobjektiv und ein Supertele vor. Die Supertele-Spreizung beträgt vielleicht 4 Grad auf 12 mm, richtig? Ein Ultra-Weitwinkel streut 40 Grad oder mehr über dieselben 12 mm. Dadurch ist die Vergrößerung am Sensor sehr sehr hoch. Wenn Sie eine positive Linse hinter demselben Basisobjektiv verwendet haben, um die vorherige Bildgröße auf einen kleineren Bereich zu konzentrieren, erhalten Sie eine schnellere Blendenzahl und ein helleres Bild. Wenn Sie dies nicht tun und den Überschuss als Überschuss belassen, ist dies identisch mit dem Zuschneiden des größeren Bildes.
OK: Es hört sich so an, als würde Ihre Aussage das Objektiv konstant halten . Aber wenn wir wie im OP davon ausgehen, dass das Objektiv jeweils für den Sensor ausgelegt wurde (das Objektiv für den 30-mm-Sensor hat also eine Streuung von 30 mm, während das Objektiv für den 12-mm-Sensor eine Streuung von 12 mm hat), dann sprechen wir von etwas anderem f-Zahlen? (Nehmen Sie auch hier den gleichen FoV, die gleiche Objektivgröße und die gleiche Objektivtransmission an.) Oder haben wir die gleiche Blendenzahl, aber mehr Beleuchtung pro mm ^ 2 auf dem kleineren Sensor?
Wenn ein Objektiv f/2,8 hat, liefert es unabhängig von Brennweite und Bildgröße das gleiche Licht pro Bereich. D. h., es liefert die gleiche Lichtmenge an den 1 mm x 1 mm großen Bereich in der Mitte wie an einen 1 mm x 1 mm großen Eckbereich, wobei Vignettierung und natürlicher cos^4-Lichtabfall ignoriert werden.

In Bezug auf Ihre Frage zur Sensorgröße spielt die Sensorgröße keine Rolle. Die Beleuchtungsstärke ist das Licht pro Flächeneinheit. Zum Beispiel sieht ein tragbarer Belichtungsmesser nur einen sehr kleinen Bereich, aber dieser Messwert ist gut für sehr kleine Sensoren oder viel größere Sensoren, wie 8 x 10 Zoll Planfilm.

Wie beeinflusst die Sensorgröße die Helligkeit eines Bildes bei gleichem Sichtfeld und Blende?
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