Blendenzahl, Eingangsdurchmesser und Lichtstärke...

[medon78]

Hallo zusammen,


ich habe mal eine Frage zur Blendenzahl... (*hüstel*)


Ich habe gelesen, dass die Blendenzahl das Verhältnis des _Eingangs_durchmessers der Optik zum Blendendurchmesser beschreibt.

Also beispielsweise bei Blende 2.8 (==> Verh. 1:2.8):
28mm Eingangsdurchmesser, 10mm Blendendurchmesser.

Soweit OK?

Jetzt kommts:
Welcher Eingangsdurchmesser gilt denn?

Im Anhang sind Bilder von drei Linsen...
... z.B. die anscheinend recht alte 28mm/2.8:
Die hat auf der Frontlinse noch nen fetten Plastikring, der m.E. wohl ganz ordentlich den _Eingangs_durchmesser verringert.
Kann es also sein, dass die 28/2.8 effektiv auch nicht mehr Licht durchlässt und somit auch nicht lichtstärker ist als meine 18-55 3.5-5.6KIT-Linse?
Wenn ich den Ring "einfach so" noch dicker machen würde, würde die Blendenzahl ja kleiner werden...

Als weiteren Vergleich habe ich mal das 28-70 vs. die Kitlinse dargestellt...

Wenn ich das 28-70 auf 3.5 abblende, ist der Blendendurchmesser dann trotzdem noch größer als beim 18-55 @3.5?

Viele Grüße!


Medon

 

[UnclePat]

Ich habe gelesen, dass die Blendenzahl das Verhältnis des _Eingangs_durchmessers der Optik zum Blendendurchmesser beschreibt.

Nein, sie wird durch das Verhaeltnis des Durchmessers de Eingangspupille zur Brennweite beschrieben.

Also beispielsweise bei Blende 2.8 (==> Verh. 1:2.8):
28mm Eingangsdurchmesser, 10mm Blendendurchmesser.

Soweit OK?

Nein. Beispiel: 28/2.8: Brennweite 28mm, Eingangspupille 10mm Durchmesser.

Jetzt kommts:
Welcher Eingangsdurchmesser gilt denn?

Im Anhang sind Bilder von drei Linsen...
... z.B. die anscheinend recht alte 28mm/2.8:
Die hat auf der Frontlinse noch nen fetten Plastikring, der m.E. wohl ganz ordentlich den _Eingangs_durchmesser verringert.
Kann es also sein, dass die 28/2.8 effektiv auch nicht mehr Licht durchlässt und somit auch nicht lichtstärker ist als meine 18-55 3.5-5.6KIT-Linse?
Wenn ich den Ring "einfach so" noch dicker machen würde, würde die Blendenzahl ja kleiner werden...

Der Filtergewindedurchmesser hat direkt GAR NICHTS mit der Lichtstaerke zu tun. Der Durchmesser der Frontlinse allgemein auch nicht. Und der Plastikring schon mal gar nicht...

Die Eingangspupille ist die virtuelle Abbildung der Blendenoeffnung, wenn du von vorne durch das Objektiv schaust. Mach am besten Front- und Rueckdeckel ab und schaue dann von vorne durch das Objektiv. Der Durchmesser der sichtbaren Oeffnung im Verhaeltnis zur Brennweite bestimmt die Lichtstaerke.

Wenn ich das 28-70 auf 3.5 abblende, ist der Blendendurchmesser dann trotzdem noch größer als beim 18-55 @3.5?

Nein, bei gleicher Brennweite ist sie dann gleich gross.

 

[messenger]

Es gilt die "Eintrittspupille" (deren Durchmesser).

Das ist das Abbild der Blende, das du von vorne (aus größerer Entfernung siehst).

Gruß messi

 

[flusi100]

Hallo miteinander,

bin auch Anfänger und dankbar für solche Themen

Ich häng da gleich eine Frage dran:

1) Ich hab ein 50mm F1,4. Das bedeutet, wenn ich das jetzt richtig verstanden habe, dass die Eintrittspupille einen Durchmesser von 36mm (=50/1,4) hat. Richtig?

2) Die größtmögliche Blende ist damit eine von der verwendeten Sensorgröße unabhängige Objektiveigenschaft, von der die maximal durchfallende Lichtmenge abhängt. Richtig?

3) Wenn statt eines Vollformat-Sensors ein MFT-Chip in der Fokusebene liegt, fällt einiges an Licht daneben. Auf dem MFT-Chip kommt nur ein Bruchteil an, nämlich 1/4 (=1/2²). Richtig?

Und jetzt die Frage, bei der ich aussteige:
4) Hat die Brennweite bei gleicher Eintrittspupillenöffnung Einfluss auf die erforderliche Belichtungszeit? Oder anders formuliert: Unterscheidet sich die Belichtungszeit zwischen 25mm/F1 und 50mm/2 beim Fotografieren eines gleichmäßig hellen Motivs?

 

[Graukater]

Hallo flusi100!

1) Ich hab ein 50mm F1,4. Das bedeutet, wenn ich das jetzt richtig verstanden habe, dass die Eintrittspupille einen Durchmesser von 36mm (=50/1,4) hat. Richtig?

Richtig.

2) Die größtmögliche Blende ist damit eine von der verwendeten Sensorgröße unabhängige Objektiveigenschaft, von der die maximal durchfallende Lichtmenge abhängt. Richtig?

Richtig. Die Lichtstärke ist eine konstruktiv bedingtes Merkmal des Objektives und unabhängig davon, was 'dahinter hängt'.

3) Wenn statt eines Vollformat-Sensors ein MFT-Chip in der Fokusebene liegt, fällt einiges an Licht daneben. Auf dem MFT-Chip kommt nur ein Bruchteil an, nämlich 1/4 (=1/2²). Richtig?

Falsch! Richtig mit Einschränkungen. Der Bildkreis (die 'Ausleuchtzone') des Objektivs ist dann einiges größer als der Sensor, und der MFT-Sensor 'sammelt' das Licht nur auf 1/4 der Fläche. Aber die Physik funktioniert nicht so, dass hier dann auf einmal ein Teil des Lichtes 'daneben fällt' und dadurch verloren gehen würde... Die Beleuchtungsstärke wäre trotzdem in beiden Fällen dieselbe: Jeder Punkt/Pixel der Aufnahmefläche 'sieht' / verwendet stets die gesamte Optik (Eintrittspupille), ergo hat auch die Größe der 'genutzten' Fläche (Sensorformat) keinen Einfluss. Siehe z.B. https://www.dslr-forum.de/showthread.php?t=943348.

4) Hat die Brennweite bei gleicher Eintrittspupillenöffnung Einfluss auf die erforderliche Belichtungszeit? Oder anders formuliert: Unterscheidet sich die Belichtungszeit zwischen 25mm/F1 und 50mm/2 beim Fotografieren eines gleichmäßig hellen Motivs?

Nein, siehe 3). Vorausgesetzt, dass die unterschiedlichen Bildwinkel keine Rolle spielen (d.h. bei einem ausreichend großen Motiv mit konstanter Beleuchtungsstärke), würde sich aus Sicht des Sensors kein Unterschied ergeben (die Eintrittspupille ist effektiv dieselbe).

War wohl nix, siehe unten - Danke an Spacemarine für die Richtigstellung. Für die Belichtung ist dabei nur die Blendenzahl relevant, d.h.: Ja, bei f/1 wird kürzer belichtet als bei f/2 (und zwar um 2 Blendenstufen = Faktor 4; natürlich gleiche Motivhelligkeit und ISO-Empfindlichkeit vorausgesetzt).

Gruß, Graukater

 

[BadBoogeyMan]

3) Wenn statt eines Vollformat-Sensors ein MFT-Chip in der Fokusebene liegt, fällt einiges an Licht daneben. Auf dem MFT-Chip kommt nur ein Bruchteil an, nämlich 1/4 (=1/2²). Richtig?

Manchmal hilft es, völlig fern der Physik einfach mal drüber nachzudenken, was da in der Kamera passiert.
Wenn du einen großen Sensor hast, fällt viel Licht drauf, hast du einen kleinen, fällt weniger drauf. Das ist klar.
Zumindest sofern es um die Gesamtmenge des Lichts auf dem gesamten Sensor geht.

Aber:
Der Unterschied beim kleinen Sensor besteht doch nur darin, dass du den Rand wegschneidest.
(Daher hat der Crop-Faktor ja auch seinen Namen)

Nimm das ausgedruckte Foto, die Datei mit dem Bild, oder den Sensor selbst.
Warum sollte sich in der Mitte etwas ändern, wenn du den Rand wegschneidest?
Das Licht wird dann nicht auf magische Weise in die Mitte umgeleitet und dort heller.
Ebenso teilt sich das Licht aus der Mitte auch nicht weiter auf um das Bild dunkler zu machen.

In jedem einzelnen Punkt des Sensors kommt exakt die gleiche Menge an wie vorher.
Das Licht "weiß" doch gar nicht, wo der Rand des Sensors ist.

Wie soll sich also irgendetwas ändern?

Was sich allerdings ändert, ist die Vignettierung. Die tritt ja im Randbereich des Sensors auf. Und da hier genau der Rand wegfällt, ist die Vignettierung schwächer, wenn man einen kleineren Sensor verwendet, als der für den das Objektiv gerechnet wurde.

 

[medon78]

Danke für die vielen Erläuterungen... again what learned!

Aber jetzt habe ich doch noch eine Frage.
Die Blendenzahl gibt also das Verhältnis von Brennweite zum Blendendurchmesser an... OK.

Jetzt habe ich hier das "berühmte" 18-55mm F3.5-5.6 Standard-Kitobjektiv.

Bei 55mm habe ich also eine maximale Eingangspupille von 55/5,6 ~= 10mm.

Wenn ich jetzt in richtung WW auf 18mm zoome, habe ich nur noch 18/3,5=5,1mm.

Warum kann's nicht bei den 10mm bleiben?

Zusatzfrage:
Gibt's irgendwo im Netz eine Animation, Videos o.ä., bei der die Bewegungen der optischen Elemente in einem Zoom dargestellt wird?
===
Edit:
http://www.canon.com/camera-museum/tech/report/200802/200802.html

Verstehe es trotzdem noch nicht.

 

[Spacemarine2009]

3) Wenn statt eines Vollformat-Sensors ein MFT-Chip in der Fokusebene liegt, fällt einiges an Licht daneben. Auf dem MFT-Chip kommt nur ein Bruchteil an, nämlich 1/4 (=1/2²). Richtig?

Ja, völlig richtig. Diese Frage wurde von Graukater leider falsch beantwortet. Wenn dein Sensor nur 1/4 der Fläche hat, fängt er bei identischem Objektiv und Belichtungszeit auch nur 1/4 des Lichtes ein. Der Rest fällt neben dran und ist verloren. Aber obwohl die Gesamtlichtmenge auf 1/4 reduziert wurde, ändert sich die Lichtmenge pro Fläche nicht. Daher bekommst du auch ein gleich helles Bild. Für die Belichtung zählt nämlich nur die Helligkeit, d.h. Lichtmenge pro Fläche.

4) Hat die Brennweite bei gleicher Eintrittspupillenöffnung Einfluss auf die erforderliche Belichtungszeit? Oder anders formuliert: Unterscheidet sich die Belichtungszeit zwischen 25mm/F1 und 50mm/2 beim Fotografieren eines gleichmäßig hellen Motivs?

Ja natürlich. Auch diese Frage wurde von Graukater falsch beantwortet. Bei beiden Objektiven ist die Eintrittspupille gleich groß. Bei gleichem Abstand zwischen Eintrittspupille und Objekt ist somit auch die Lichtmenge, die vom Objekt emittiert und von der Kamera eingefangen wird, gleich groß. Das 50 f/2 Objektiv verteilt diese Lichtmenge jedoch auf eine 4 mal so große Fläche wie das 25 f/1. Daher wird das Bild nachher nur 1/4 so stark belichtet sein, was genau 2 Blendenstufen entspricht, nämlich genau dem Schritt von Blende 1 auf Blende 2. Für die Belichtung ist nämlich der Durchmesser der Eintrittspupille völlig unerheblich, es zählt nur die Blendenzahl.

 

[Graukater]

Au, peinlich. Die Sache mit der Belichtungszeit verhält sich natürlich so, wie von Spacemarine beschrieben - d.h. bei kleinerer Blendenzahl wird natürlich kürzer belichtet, unabhängig von der Brennweite. Ich war gedanklich auf dem Holzweg, weil ich die Frage 4) ursprünglich fehlinterpretiert und so aufgefasst hatte, dass dort ähnlich wie in 3) nach Unterschieden zwischen Crop- und KB-Format gefragt würde.

medon78: Du hast Dir die Antwort im Grunde schon selbst gegeben: Beim Zoomen verändert sich die Lage der Blende und der einzelnen Linsengruppen zueinander, was bedeuten kann, dass sich die 'effektive' Eintrittspupille und damit die Blendenzahl/Offenblende je nach Brennweite unterscheiden kann. Will man durchgehend konstante Lichtstärke, so müssen dafür ggf. besondere konstruktive Maßnahmen ergriffen werden - vgl. dazu: https://www.dslr-forum.de/showthread.php?t=781587.

Gruß, Graukater

 

[Kalsi]

Bei 55mm habe ich also eine maximale Eingangspupille von 55/5,6 ~= 10mm.

Wenn ich jetzt in richtung WW auf 18mm zoome, habe ich nur noch 18/3,5=5,1mm.

Warum kann's nicht bei den 10mm bleiben?

Weil die Eintrittspupille kein mechanisch greifbares Teil ist, sondern das virtuelle Abbild des Blendendurchmessers. Da beim Zoomen aber Linsen im Inneren des Objektives verschoben werden, kann das durchaus passieren, daß die Eintrittspupille in stärkerem Maße kleiner wird als die rein mechanische Verkleinerung des Blendendurchmessers.

 

[BadBoogeyMan]

Bei 55mm habe ich also eine maximale Eingangspupille von 55/5,6 ~= 10mm.

Wenn ich jetzt in richtung WW auf 18mm zoome, habe ich nur noch 18/3,5=5,1mm.

Warum kann's nicht bei den 10mm bleiben?

Vielleicht könnte es ja durchaus.
Wie schon geschrieben wurde, geht es ja um das Abbild der Blende. Das kann sich alleine durch das ändern der Brennweite mit verändern.

Zusätzlich stellen große Blenden auch hohe Anforderungen an das Design es Objektivs.
Möglicherweise wird die Blende einfach weiter geschlossen, weil sonst am Rand unerträgliche CAs und Unschärfe auftreten würden, die man nicht haben will.
Oder man will dem Kunden nicht für nen Appel und ein Ei ein 24/2.4 in die Hand geben.

 

[flusi100]

Ich muss mich jetzt auch einmal bedanken für die aufschlussreichen Antworten!

Soeben habe ich auch einen praktischen Test gemacht: Kamera auf Stativ mit Zoom-Objektiv vor gleichmäßig ausgeleuchteter Wand aufgestellt. Mit Blendenprio bei auf gesamten Zoombereich verfügbare Blende (zB F10) und fixiertem Belichtungsausgleich +/-0 von kleinster bis größter Brennweite durchgedreht: Belichtungszeit bleibt gleich. qed

 

[Spacemarine2009]

kleinster bis größter Blende durchgedreht

Du meinst Brennweite?

Korrekt wäre, auf M zu fotografieren und hinterher die Helligkeit der Bilder zu vergleichen. Der Berechnung der Belichtungszeit liegt ja die Annahme zu Grunde, dass nur die Blendenzahl entscheidend ist. Daher kann man diese Berechnung nicht verwenden, um diese Annahme zu überprüfen
Außerdem wird die Belichtungszeit ja ziemlich grob gerundet.

 

[flusi100]

...danke für den Hinweis - soeben im Beitrag oben korrigiert.

 

[mark2]

Hi,

Soeben habe ich auch einen praktischen Test gemacht: Kamera auf Stativ mit Zoom-Objektiv vor gleichmäßig ausgeleuchteter Wand aufgestellt. Mit Blendenprio bei auf gesamten Zoombereich verfügbare Blende (zB F10) und fixiertem Belichtungsausgleich +/-0 von kleinster bis größter Brennweite durchgedreht: Belichtungszeit bleibt gleich. qed

jetzt noch eine Verständnisfrage: wie stark würde sich die Helligkeit der Wand im Bild ändern, wenn Du die Aufnahmeentfernung verdoppeln würdest (Blende, Brennweite, ISO und Belichtungszeit identisch)?

Gruß
Markus

 

[messenger]

Die bleibt natürlich gleich.

Helligkeit nimmt zwar im Quadrat der Entfernung ab (also hier auf 1/4), gleichzeitig ist die Sensorfläche auf der sie abgebidet wird aber auch nur noch 1/4 so groß. Entsprechend bleibt die Lichtmenge pro Fläche gleich.

Gruß messi

 

[mark2]

Hi,

Helligkeit nimmt zwar im Quadrat der Entfernung ab (also hier auf 1/4), gleichzeitig ist die Sensorfläche auf der sie abgebidet wird aber auch nur noch 1/4 so groß. Entsprechend bleibt die Lichtmenge pro Fläche gleich.

und wenn die Wand bei dem doppelten Abstand den Sensor immer noch komplett füllt?

Gruß
Markus

 

[messenger]

Dann hast du ja von der Wand auch die vierfache Fläche, die Licht auf den Sensor abstrahlt. Das hebt sich mit dem 1/4 der Intensität durch die größere Entfernung wieder auf.

Entfernung kürzt sich diesbezüglich immer raus.

Gruß messi