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Fragen zu Schärfebereich und Frontglassdurchmesser

Lichtstärke Schärfebene Blende Eintrittspupille

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13 Antworten in diesem Thema

#1 MightyBo

MightyBo

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Geschrieben 13. Juli 2018 - 09:36 Uhr

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Ich habe zwei Fragen die mich interessieren zu der ich noch keine Antwort gefunden habe.

Wenn man ein Objektiv auf einen Punkt in der näheren Entfernung (1-10m) scharfstellt, ist der Schärfebereich (nicht die Tiefe) eine Ebene oder eine Kugel mit dem Radius der Entfernungseinstellung oder etwas dazwischen? Ist das auch Objektiv, bzw. Bauart abhängig? Wenn ja, habt ihr konkrete Beispiele für die Fuji Objektive?

Die zweite Frage betrifft die maximale Blendenöffnung eines Objektives und den diesbezüglichen Durchmesser des Frontglases. Die größte Blende definiert sich ja durch die Teilung der Brennweite durch die Eintrittspupille. Nun hat die Eintritspupille nicht unbedingt was mit dem Durchmesser des Frontglases des Objektives zu tun, aber indirekt dann aber doch. Ich wundere mich deshalb, weil wenn ich den riesigen Durchmesser des Frontglases des XF16-55 betrachte und das Objektiv hat nur f 2.8 (wenn auch im WW Bereich etwas weniger) und das klitzekleine Frontglass des 60er Makros mit maximale Öffnung von 2.4, wundert mich das ein wenig. Kann das jemand erklären?

Peter

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#2 micaelo

micaelo

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Geschrieben 13. Juli 2018 - 10:00 Uhr

[...] Wenn man ein Objektiv auf einen Punkt in der näheren Entfernung (1-10m) scharfstellt, ist der Schärfebereich (nicht die Tiefe) eine Ebene oder eine Kugel mit dem Radius der Entfernungseinstellung oder etwas dazwischen? [...]

 

Idealerweise eine Ebene, senkrecht zur Objektivachse. Das gibt es in der Realität aber nur bei speziell dafür korrigierten Objektiven (z.B. für Repro-Zwecke). Bei Objektiven für "normale" fotografische Zwecke ist die Schärfenebene keine Ebene, sondern mehr oder weniger gewölbt, aber immerhin noch weit entfernt von einer Kugeloberfläche.

 

 

[...] Die zweite Frage betrifft die maximale Blendenöffnung eines Objektives und den diesbezüglichen Durchmesser des Frontglases. Die größte Blende definiert sich ja durch die Teilung der Brennweite durch die Eintrittspupille. Nun hat die Eintritspupille nicht unbedingt was mit dem Durchmesser des Frontglases des Objektives zu tun, aber indirekt dann aber doch. Ich wundere mich deshalb, weil wenn ich den riesigen Durchmesser des Frontglases des XF16-55 betrachte und das Objektiv hat nur f 2.8 (wenn auch im WW Bereich etwas weniger) und das klitzekleine Frontglass des 60er Makros mit maximale Öffnung von 2.4, wundert mich das ein wenig. Kann das jemand erklären? [...]

 

Eintrittspupille ist die größtmögliche von den Blendenlamellen gebildete lichte Öffnung, also praktisch die größte Blendenöffnung. Wie groß der Durchmesser der Frontlinse sein muß, damit die größte Blendenöffnung ohne Vignettierung genutzt werden kann, hängt zunächst vom Bildwinkel ab (je kürzer die Brennweite, desto größer der Bildwinkel), dann aber auch von der Objektivkonstruktion (an welcher Position in der Konstruktion befinden sich die Blendenlamellen; welchen Weg nimmt das Licht durch das Set aus sammelnden und streuenden Einzellinsen; welchen Brechungsindex haben die einzelnen Linsen).


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#3 wembly

wembly

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Geschrieben 13. Juli 2018 - 10:26 Uhr

Ich habe zwei Fragen die mich interessieren zu der ich noch keine Antwort gefunden habe.

Wenn man ein Objektiv auf einen Punkt in der näheren Entfernung (1-10m) scharfstellt, ist der Schärfebereich (nicht die Tiefe) eine Ebene oder eine Kugel mit dem Radius der Entfernungseinstellung oder etwas dazwischen?

Etwas dazwischen. Nennt manBildfeldfeldwölbung.

 

Gruss

Heinz



#4 mjh

mjh

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Geschrieben 13. Juli 2018 - 12:34 Uhr

Wenn man ein Objektiv auf einen Punkt in der näheren Entfernung (1-10m) scharfstellt, ist der Schärfebereich (nicht die Tiefe) eine Ebene oder eine Kugel mit dem Radius der Entfernungseinstellung oder etwas dazwischen?


Die für fotografische Zwecke relevante Entfernung ist nicht die Länge eines Lichtstrahls vom Motiv zum Objektiv, sondern die Entfernung zu einer Ebene. Die Schärfenebene ist daher im Idealfall ebenfalls eben. Das ist das Ideal, das die Objektiventwickler anstreben und von dem man erst einmal ausgehen sollte. In der Praxis kann es eine gewisse Bildfeldwölbung geben – das scharfe Bild ist leicht gekrümmt, was umgekehrt bedeutet, dass auch die Schärfenebene gekrümmt ist. Bei modernen Objektiven ist die Bildfeldwölbung allerdings meist sehr gut korrigiert.
 

Die zweite Frage betrifft die maximale Blendenöffnung eines Objektives und den diesbezüglichen Durchmesser des Frontglases. Die größte Blende definiert sich ja durch die Teilung der Brennweite durch die Eintrittspupille. Nun hat die Eintritspupille nicht unbedingt was mit dem Durchmesser des Frontglases des Objektives zu tun, aber indirekt dann aber doch. Ich wundere mich deshalb, weil wenn ich den riesigen Durchmesser des Frontglases des XF16-55 betrachte und das Objektiv hat nur f 2.8 (wenn auch im WW Bereich etwas weniger) und das klitzekleine Frontglass des 60er Makros mit maximale Öffnung von 2.4, wundert mich das ein wenig. Kann das jemand erklären?


Offensichtlich kann die Eintrittspupille nicht größer als der Frontlinsendurchmesser sein, aber bei manchen Objektiven – meist sind es Weitwinkelobjektive – ist sie sehr viel kleiner. Die Lage der Eintrittspupille (also des Bildes der Blende, nicht der Blende selbst) ist ein wichtiger Kennwert eines Objektivs, denn der Mittelpunkt der Eintrittspupille ist der Perspektivpunkt – der Punkt, von dem aus die Kamera in die Welt schaut. Er ist daher auch der parallaxfreie Drehpunkt, um den man die Kamera für Panoramaaufnahmen drehen muss.

Aus der Lage der Eintrittspupille ergibt sich nun auch, wie groß die Frontlinse sein muss. Die Kamera sieht die Welt vom Mittelpunkt der Eintrittspupille aus, und die Frontlinse muss groß genug sein, dass von diesem Punkt aus auch das gesamte Bildfeld überblickt werden kann. Wenn Du von vorne in das Objektiv schaust und es drehst, dann kannst Du die Blendenöffnung irgendwann nicht mehr sehen, und das bedeutet umgekehrt, dass die Kamera Dich auch nicht mehr sehen kann – Du bist außerhalb des Bildfelds. Da ein Weitwinkelobjektiv ein großes Bildfeld erfassen soll, braucht es also einen großen Frontlinsendurchmesser – vielfach größer als die Eintrittspupille selbst.

Nun kommt es aber auch auf die Lage der Eintrittspupille an. Je weiter hinten, also je tiefer im Objektiv sie liegt, desto größer muss die Frontlinse sein, damit der gewünschte Bildwinkel erfasst wird. Es ist so, als ob du in einem tiefen Brunnenschacht steckst und nach oben schaust: Du siehst nur einen kleinen Ausschnitt des Himmels. Willst Du einen größeren Ausschnitt sehen, musst Du weiter nach oben klettern – je näher Du dem Brunnenrand kommst, desto größer ist der Winkel, den Du siehst. Entsprechend könnte man die Frontlinse verkleinern, indem man die Objektivrechnung so auslegt, dass die Eintrittspupille dicht hinter der Frontlinse liegt, denn dann wäre auch durch eine kleine Frontlinse ein großer Bildwinkel zu überblicken. So etwas findet man aber nur bei Fisheyes, denn von der Lage der Eintrittspupille hängt auch die Verzeichnung ab: Je tiefer die Eintrittspupille im Objektiv liegt, desto weniger verzeichnet es, aber dann ist eben doch eine große Frontlinse nötig. Der eigentliche Grund für die Wahl einer großen Frontlinse ist daher oft der Wunsch, ein möglichst verzeichnungsarmes Objektiv zu bauen.

Bearbeitet von mjh, 13. Juli 2018 - 12:35 Uhr.

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Michael J. Hußmann

#5 tabbycat

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Geschrieben 13. Juli 2018 - 12:40 Uhr

Man kann zumindest schon mal festhalten: Der Frontlinsendurchmesser kann nicht kleiner werden als die Eintrittspupille. Aber die Frontlinse hat ja noch mehr Aufgaben als nur viel Licht hinein zu lassen. Sie muss auch das Licht aus für den Bildwinkel hinreichend vielen Richtungen einfangen. Der Frontlinsendurchmesserkann kann also im einfachsten Fall auch nicht kleiner werden als der Kegelboden eines Kegels mit der Spitze im Brennpunkt. Desweiteren kann der Durchmesser weiter wachsen, je nach zusätzlichen Anforderungen. Und von denen gibt es eine Menge.
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#6 MightyBo

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Geschrieben 13. Juli 2018 - 12:49 Uhr

Danke für die sehr anschauliche Erklärung, Michael!

Weißt du ob es Fuji Objektive gibt, bei der die Bildfeldwölbung so stark ausgebildet ist, dass man diese bei relativ großer Blendenöffnung berücksichtigen sollte?

Peter

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#7 tabbycat

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Geschrieben 13. Juli 2018 - 12:50 Uhr

Die für fotografische Zwecke relevante Entfernung ist nicht die Länge eines Lichtstrahls vom Motiv zum Objektiv, sondern die Entfernung zu einer Ebene. Die Schärfenebene ist daher im Idealfall ebenfalls eben. Das ist das Ideal, das die Objektiventwickler anstreben und von dem man erst einmal ausgehen sollte. In der Praxis kann es eine gewisse Bildfeldwölbung geben – das scharfe Bild ist leicht gekrümmt, was umgekehrt bedeutet, dass auch die Schärfenebene gekrümmt ist.


Was man ja dabei auch beachten müsste: Die Bildfeldwölbung kann ja nicht nur konkav, sie könnte in exotischen Fällen sogar konvex sein. Schon deshalb geht man bei der Schärfenebene lieber von einer Ebene aus, zumindest wenn man es für das spezielle Objektiv nicht genauer weiß.
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#8 micaelo

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Geschrieben 13. Juli 2018 - 13:05 Uhr

Was man ja dabei auch beachten müsste: Die Bildfeldwölbung kann ja nicht nur konkav, sie könnte in exotischen Fällen sogar konvex sein. Schon deshalb geht man bei der Schärfenebene lieber von einer Ebene aus, zumindest wenn man es für das spezielle Objektiv nicht genauer weiß.

 

Und da man im Zweifel von einer Schärfenebene ausgeht, sollte man vermeiden, nach dem Fokussieren noch den Ausschnitt zurechtzurücken, weil man mit dem Schwenken der Kamera auch die Schärfenebene schwenkt. Zumindest im Nahbereich und bei offener Blende sollte man das vermeiden.


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#9 MightyBo

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Geschrieben 13. Juli 2018 - 13:18 Uhr

Da das XF18-55 bei 18mm auch eine Lichtstärke von 2,8 hat (Ich ignoriere mal die 2mm Brennweitenunterschied) kann man davon ausgehen, dass die Eintrittspupille beim XF18-55 viel weiter Richtung Frontlinse liegen muss als beim XF16-55, so dass man schlußfolgern kann, dass die Verzeichnung beim XF18-55 größer ist als beim XF16-55. Richtig?
Klar, dass die hinterlegten Profile dies bei der Bildbearbeitung wieder verlustbehaftet korrigieren.

Peter

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#10 tabbycat

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Geschrieben 13. Juli 2018 - 13:46 Uhr

Ich ignoriere mal die 2mm Brennweitenunterschied


Sollte man im WW-Bereich vielleicht nicht machen. Sind immerhin 7,7° Unterschied, bei 3 cm Höhe dieses Kegels ergäbe sich schon ein Unterschied von 6 mm Frontlinsendurchmesser nur durch den Brennweitenunterschied. Und Zooms sind wohl generell nicht gerade geeignet diesbezüglich seriöse Vergleiche anzustellen. Fängt ja schon damit an, dass die Frontlinse des 16-55 am langen Ende eine ganz andere Eintrittspupille unterstützen muss und am kurzen Ende eben den größeren Bildwinkel. Die Ansprüche sind also in alle Richtungen größer.

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#11 MightyBo

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Geschrieben 13. Juli 2018 - 13:52 Uhr

Hast ja grundsätzlich recht. Aber der Frontlinsendurchmesserunterschied ist deutlich mehr als 6 mm (habe das 18-55 gerade nicht zur Hand) und bis 55 mm gehen ja beide.

Peter

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Geschrieben 13. Juli 2018 - 14:07 Uhr

Aber der Frontlinsendurchmesserunterschied ist deutlich mehr als 6 mm (habe das 18-55 gerade nicht zur Hand) und bis 55 mm gehen ja beide.


Die 3 cm sind ja auch nur eine willkürliche Annahme gewesen. Ich wollte lediglich illustrieren, wie schnell da auch erhebliche Auswirkungen zusammen kommen können. Außerdem sind die Linsendurchmeser eben ein Resultat verschiedenster Ansprüche, multipliziere beispielsweise doch mal alle Differenzen mit 1,4 für den Unterschied der maximalen Eintrittspupille. Nicht gerade streng wissenschaftlich, nur um ein Gefühl dafür zu bekommen, wie sich Effekte aufschaukeln, wenn man ein optisches Design aufbohren muss.
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#13 mjh

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Geschrieben 13. Juli 2018 - 14:31 Uhr

Da das XF18-55 bei 18mm auch eine Lichtstärke von 2,8 hat (Ich ignoriere mal die 2mm Brennweitenunterschied) kann man davon ausgehen, dass die Eintrittspupille beim XF18-55 viel weiter Richtung Frontlinse liegen muss als beim XF16-55, so dass man schlußfolgern kann, dass die Verzeichnung beim XF18-55 größer ist als beim XF16-55. Richtig?


Das steht zu vermuten, aber man müsste nur vorne hineinschauen. Wenn es da einen Unterschied gibt, sollte der deutlich sichtbar sein. Jedenfalls ist das ein Punkt, auf den man achten sollte, wenn man sich verschiedene Objektive anschaut.

Klar, dass die hinterlegten Profile dies bei der Bildbearbeitung wieder verlustbehaftet korrigieren.


Ja. Und das heißt wiederum auch: Heutzutage kann man Zooms bauen, die trotz einer kurzen Minimalbrennweite und vielleicht sogar einer hohen Lichtstärke immer noch relativ zierlich sind – weil die Kamera beziehungsweise der Raw-Konverter die Verzeichnung korrigieren können, die man sich mit einer solchen Konstruktion einhandelt. Und wenn jemand über die digitale Korrektur jammert, könnte man ihm sagen: Wärst Du bereit, alternativ große und schwere Frontlinsen zu akzeptieren?
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Michael J. Hußmann

#14 MightyBo

MightyBo

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Geschrieben 13. Juli 2018 - 14:52 Uhr

Die Frage ist, inweit die BQ negativ durch die elektronische Verzeichniskorrektur beeinflusst wird. Wenn dieser Effekt gering oder auch zu vernachlässigen ist, nehme ich lieber ein kompaktes Zoom, denn es spricht ja nichts mehr für ein verzeichnungsfreies Objektiv, nur dagegen. Das ist dann nur noch für Film oder für Spezialobjektive wichtig.

Peter

Bearbeitet von MightyBo, 13. Juli 2018 - 14:52 Uhr.

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Auch mit einem oder mehreren dieser Stichwörter versehen: Lichtstärke, Schärfebene, Blende, Eintrittspupille

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