Brennweitenänderung bei Festbrennweiten

Schon erstaunlich, wie stark eine Festbrennweite zwischen unendlich und der Naheinstellgrenze "zoomt". Ich kenne den Effekt schon von meinem 85 F1.8, welches im Nahbereich eine höhere Brennweite hat als mein 24-105er am langen Ende.

Objektiv: Sigma 150mm F2.8 EX DG HSM Makro mit Innenfokusierung an der 5D MII

Die drei Fotos wurden allesamt exakt mit dem gleichen Abstand zwischen Motiv und Cam gemacht, nur eben manuell fokusiert.

Hier mal das korrekt fokusierte Foto:


Hier ein Bild mit Fokus unendlich:


Und hier das Bild mit Fokus an Naheinstellgrenze:

Es is kein Geheimnis das Makroobjektive intern ihre Brennweite verkürzen, im Nahbereich.

Nur so schön aufgezeigt, habe ich es noch nicht gesehen.

Ist das echt so viel
Bei Auszugsverlängerung und gleichbleibender Gegenstandsweite hätte ich einen Faktor 2 zwischen Fokus auf unendlich und an der Naheinstellgrenze erwartet (1:1-Makro).
Bei Innenfokusierung dachte ich, dass die Gegenstandsweite zumindest annähernd gleich bleibt und die Bildweite nur wenig ansteigt (Brennweite wird ja um einiges reduziert).

@ p5freak: Du meinst, dass sie im Nahbereich die Brennweite erhöhen...

Ein Mainboard bewegt sich nicht von selbst und die Cam stand sicher und fest auf dem Stativ, der Unterschied ist also wirklich so viel.

MFloX schrieb:

Ein Mainboard bewegt sich nicht von selbst und die Cam stand sicher und fest auf dem Stativ...

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Aber ein Stativ hat 3 Beine; hast du dich schon mal gefragt wozu?

Spaß beiseite, die BW-Änderung ist damit gut illustriert.
Ich hätte auch nicht gedacht, dass der Unterschied so viel ist.

MFloX schrieb:

@ p5freak: Du meinst, dass sie im Nahbereich die Brennweite erhöhen...

Ein Mainboard bewegt sich nicht von selbst und die Cam stand sicher und fest auf dem Stativ, der Unterschied ist also wirklich so viel.

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normalerweise verkürzen sie ...

Für optische Messgeräte gibt es Objektive die bei der Fokusierung die Brennweite behalten. Haben auch einen speziellen Namen, der mir gerade nicht einfällt.

MFloX schrieb:

Schon erstaunlich, wie stark eine Festbrennweite zwischen unendlich und der Naheinstellgrenze "zoomt". Ich kenne den Effekt schon von meinem 85 F1.8, welches im Nahbereich eine höhere Brennweite hat als mein 24-105er am langen Ende.

Die drei Fotos wurden allesamt exakt mit dem gleichen Abstand zwischen Motiv und Cam gemacht, nur eben manuell fokusiert.

Hier mal das korrekt fokusierte Foto:

Hier ein Bild mit Fokus unendlich:

Und hier das Bild mit Fokus an Naheinstellgrenze:

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Der beobachtete Effekt hat nichts mit Brennweitenänderung zu tun.
Er tritt auch bei Lochkameras auf, deren "Objektiv" ja nun wirklich keine Brennweite hat.
Es ist ein Effekt, der bei allen Abbildungselementen auftritt, die bildseitig nicht parfokal sind.

Ansonsten noch:

Auch wenn Brennweite ein in der Optik viel verwendeter Begriff ist, es gibt keine Brennweite. Es gibt nur eine Fokusebene (dort, wo der Strahlenbündel die maximale Konzentration hat) und eine Abbildungsfunktion zwischen Einfallswinkel (zur optischen Achse) und Lage des Fokuspunktes in der Fokusebene. Dafür kann man bei gnomonischen eine Äquivalenzbrennweite angeben, aber das auch nur bei entfernten Objekten. Bei näheren Objekten kann man die Näherung verbessern, wenn man den Abstand der beiden Hauptebenen berücksichtigt.

Äquivalenzbrennweite:
1,00000° = 1 mm => 57,3 mm Äquivalenzbrennweite
0,57296° = 1 mm => 100 mm Äquivalenzbrennweite
2,38732° = 1 mm => 24,0 mm Äquivalenzbrennweite
Bei gnomischen bzw. rektangularen Objektiven gilt dies für das gesamte Bildfeld, bei Fisheye-Objektiven nur für die Bildmitte.

Soviel zum Thema "Fest"brennweite

Danke für die desillusionierung meiner Wenigkeit.

Frank Klemm schrieb:

Auch wenn Brennweite ein in der Optik viel verwendeter Begriff ist, es gibt keine Brennweite.

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Dann ist also die Newtonsche Beziehung z*z' = - f*f falsch? Eigenartigerweise rechnet man damit bereits seit ca 200 Jahren; allerdings zugenebenermaßen nur paraxial.

Es gibt nur eine Fokusebene (dort, wo der Strahlenbündel die maximale Konzentration hat) und eine Abbildungsfunktion zwischen Einfallswinkel (zur optischen Achse) und Lage des Fokuspunktes in der Fokusebene.

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Es wäre zu schön, wenn der Ort der maximalen Strahleinschnürung für alle Einfallswinkel auf einer Ebene liegen würde, denn dann könnte man sich viel Korrekturarbeit ersparen. Leider ist es i.a. weder eine Ebene, noch liegen die Fokus-Orte für sagittale und tangentiale Objekte gleicher Entfernung i.d.R. auf derselben Ebene.

Der Objektiventwickler freut sich schon darüber, daß die Fokusflächen bei sorgfältiger Herstellung wenigstens rotationssymmetrisch sind.

Gruß

NFK

NFK schrieb:

Dann ist also die Newtonsche Beziehung z*z' = - f*f falsch? Eigenartigerweise rechnet man damit bereits seit ca 200 Jahren; allerdings zugenebenermaßen nur paraxial.

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Es ist eine Näherung, die für dünne Linsen (aus deren Verständnis die "Brennweite" kommt) recht gut gilt und die man für dickere Linsen durch die Einführung eines Hauptebenenabstandes verbessern kann.
Für komplexe optische Systeme wie aktuelle Vario-Optiken (Zooms) hat dieser Begriff keinerlei Bedeutung mehr.

Es wäre zu schön, wenn der Ort der maximalen Strahleinschnürung für alle Einfallswinkel auf einer Ebene liegen würde, denn dann könnte man sich viel Korrekturarbeit ersparen. Leider ist es i.a. weder eine Ebene, noch liegen die Fokus-Orte für sagittale und tangentiale Objekte gleicher Entfernung i.d.R. auf derselben Ebene.

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Weiterhin ist die Lage dieser Fläche wellenlängenabhängig, temperaturabhängig, luftdruckabhängig. Neben den Unterschieden in sagittaler und tangentialer Richtung gibt es noch Unterschiede, welcher Strahlparameter optimiert wird -- Halbwertsbreite, 1/e²-Breite, mittlere Ortsfrequenzen, hohe Ortsfrequenzen. All diese Punkte liegen etwas unterschiedlich.

Der Objektiventwickler freut sich schon darüber, daß die Fokusflächen bei sorgfältiger Herstellung wenigstens rotationssymmetrisch sind.

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Für den Objektiventwickler sind die Fokusflächen immer rotationssysmmetrisch.
Ausnahme sind Schiefspiegler. Asymmetrien entstehen erst bei der Herstellung, sind damit primär keine Problem der Objektiventwicklung, sondern der Objektivherstellung. Sekundär ist aber auch die Entwicklung betroffen, weil heutzutage eine Fehlerrechnung von üblichen Produktionstoleranzen mit im Design berücksichtigt wird.

Weiß nicht, ob es zum Thema passt, aber mir ist mal etwas Interessantes aufgefallen:

Wenn ich bei einem Superzooms im WW-Bereich den AF manuell verstelle (oder auch durch AF...egal), tut sich im Sucher (inkl. Schnittbild) fast gar nichts. Bei Telebrennweite bedeuteen sehr wenige Winkelgrade Drehung des Fokus-Rings schon eine deutliche Fokusänderung.
Das ist bei kleineren Zooms oder gar Festbrennweiten ganz anders - also in jedem Bereich (beim 3x-Zoom z.B.) gemäßigter.