Was ist der begrenzende Faktor bei der Linsenkonstruktion, wenn es um Blendenwerte geht?


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Dieses viel gelobte Nikon 105mm Makroobjektiv hat einen maximalen Blendenwert von 2,8. Ich habe es in meinen Händen gehalten, es ist eine große Linse. In der Zwischenzeit kann dieses 50-mm-Nikon-Objektiv bis zu 1: 1,2 erreichen, obwohl es 25% billiger und viel kleiner ist. Zumindest bei diesen beiden Objektiven besteht also keine sehr direkte Korrelation zwischen Preis und Blendenwert.

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

Antworten:


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Die Pupillenfläche (Öffnungsöffnung) ist proportional zum Quadrat der Brennweite (bei derselben Blende). 105 mm sind also ungefähr doppelt so groß wie die Brennweite von 50 mm, und es müsste das 4-fache der Pupille (Fläche) 1: 1,2 betragen.

Mit anderen Worten, Blende 1,2 oder eine Blende entspricht keinem festen Durchmesser - sie nimmt bei größeren Brennweiten zu.

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

Die maximale Blendenfläche ist eindeutig durch das Format der Kamera begrenzt - sie darf nicht größer als die Objektivfassung sein. Ein Objektiv kann dies kompensieren, indem es mehr Licht sammelt, weshalb große 300 mm 1: 2,8- und 600 mm 1: 4-Objektive enorme Frontlinsenelemente aufweisen.


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In dem Wikipedia-Artikel über Blende (Blendenzahl) wird erwähnt, wie groß die Pupille Ihres Objektivs sein kann. Gefunden im Abschnitt "Notation".
Johan Karlsson

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Ein breiteres Sichtfeld wird nicht als separates betrachtet - dieser Vorteil wird direkt und vollständig durch die kleinere physikalische Größe der Blende erklärt, wie Sie im ersten Teil Ihrer Antwort erläutern.
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Ähm ... die Blendenzahl ist ein Verhältnis von Brennweite zu Blende; Die Beziehung ist linear und nicht quadratisch. Ein 100-mm-Objektiv würde also eine Eintrittspupille benötigen, die doppelt so groß ist wie ein 50-mm-Objektiv, um die gleiche Blendenzahl zu erzielen. (Wenn das Design skaliert, aber ansonsten identisch ist, bedeutet das natürlich 4x die Fläche und 8x das Volumen des Glases.) Ich gehe davon aus, dass das "Quadrat" aus Gewohnheit hineingekommen ist - es kommt fast immer in jedem Fall vor Diskussion der Blende.

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Es ist ein lineares Verhältnis zum Öffnungsdurchmesser (f / D), sondern quadratische Beziehung zum Bereich der Eintrittspupille, die die Lichtsammelfähigkeit ist. Die Fläche ist (D / 2) im Quadrat, mal pi.
MikeW

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Die gleichen Leute, die denken, eine 24 "Pizza ist doppelt so groß wie eine 12", wie ich mir vorstelle;)
MikeW

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

Für einige Beispiele sind sowohl die sphärische Aberration als auch das Koma proportional zum Quadrat der Linsenapertur. Wenn wir das Design des 100 / 2,8-Objektivs übernehmen und den Durchmesser jedes Elements verdoppeln würden, könnten wir ein 100 f / 1,4-Objektiv erwarten - allerdings mit viermal so viel sphärischer Aberration und Koma wie bei der f / 2.8-Version. Das würde die Qualität von "ein wenig 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 haben die Idee. Neben der Notwendigkeit von mehr Material (z. B. das Verdoppeln des Durchmessers eines Elements erfordert etwa das Achtfache von Glas) erfordert das Design eine viel bessere Korrektur für einige der üblichen Aberrationen, um die gleiche (oder ähnliche) Qualität bei einer größeren Apertur beizubehalten.


Sphärische Aberrationsskalen mögen den Würfel - nicht das Quadrat - der Linsenöffnung.
Edgar Bonet

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Um die Titelfrage zu beantworten, gibt es zwei einschränkende Faktoren. Eine weiche Grenze ist die Designökonomie. Das 105-mm-Objektiv könnte größer (kleineres Verhältnis) sein. Aber gibt es genug Nachfrage, 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 bis zu 1: 1,2 reichen. Kinokamerahalterungen können sogar über 1: 1,0 hinausgehen.

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