Zooms mit konstanter Blende - im Prinzip Betrug?

Also ich bin da auf eine ketzerische Idee gestoßen und meine Suche hier im Forum hat auch nicht viel dazu erbracht. Deshalb meine Frage:

Es gibt ja Zoomobjektive mit konstanter Anfangsblendenöffnung (bei Canon z. B. hauptsächlich in der Profiliga wie das EF 16-35/2.8L, 24-105/4L, 70-200/2.8L)
Daneben gibt es etwas günstigere Optiken, die keine konstante Anfangsblende haben.

Außerdem gibt es die schöne Gleichung für die Blendenöffnung:

Blende=Brennweite/GrößeDerEintrittspupille

Das erklärt zumindest einigermaßen das Verhalten der Anfngsblende an den billigen Teilen, da ja bekanntlich der Objektivdurchmesser nicht mit dem Auszug des Objektivs wächst.
Das tut es natürlich bei den Profioptiken mit konstanter Blende auch nicht. Heißt es aber dann, daß damit eine gewisse (konstante) Blende bei einer großen Brennweite erreicht wird, das Objektiv intern auf diesen Wert abgeblendet werden muß, damit sich die Anfangsblende bei einer kürzeren Brennweite laut der Formel oben nicht vergrößert???

Wenn meine Behauptung stimmen sollte (und ich hoffe, daß ich damit falsch liege) dann könnte man doch im nachhinein im Prinzip solche konstant-Blende-Objektive doch vielleicht lichtstärker machen als sie sind.

Ich hoffe ihr könnt mir helfen.

quit007 schrieb:

Es gibt ja Zoomobjektive mit konstanter Anfangsblendenöffnung (bei Canon z. B. hauptsächlich in der Profiliga wie das EF 16-35/2.8L, 24-105/4L, 70-200/2.8L)
Daneben gibt es etwas günstigere Optiken, die keine konstante Anfangsblende haben.

Außerdem gibt es die schöne Gleichung für die Blendenöffnung:

Blende=Brennweite/GrößeDerEintrittspupille

Das erklärt zumindest einigermaßen das Verhalten der Anfngsblende an den billigen Teilen, da ja bekanntlich der Objektivdurchmesser nicht mit dem Auszug des Objektivs wächst.
Das tut es natürlich bei den Profioptiken mit konstanter Blende auch nicht. Heißt es aber dann, daß damit eine gewisse (konstante) Blende bei einer großen Brennweite erreicht wird, das Objektiv intern auf diesen Wert abgeblendet werden muß, damit sich die Anfangsblende bei einer kürzeren Brennweite laut der Formel oben nicht vergrößert???

Wenn meine Behauptung stimmen sollte (und ich hoffe, daß ich damit falsch liege) dann könnte man doch im nachhinein im Prinzip solche konstant-Blende-Objektive doch vielleicht lichtstärker machen als sie sind.
Ich hoffe ihr könnt mir helfen.

Zum Vergrößern anklicken....

Na, dann rechne mal, wie lichtstark das oben markierte Objektiv an seinem kurze Ende eigentlich werden "müsste". Vielleicht erschliesst sich Dir dann die Antwort von alleine.

Ok:
200mm/2.8Blende= ca. 71mm

als Durchmesser wieder eingesetzt ergibt sich für 70mm:

70mm(Brennweite)/71mm(Pupille) <=1

Damit dürfte die Blendenöffnung minimal kleiner als 1 sein.

Das wäre doch super und es ist genau das was ich meine!
Nur vom Hersteller sind es bei den 70mm immer noch 2.8!
Ist diese Beschränkung absichtlich??

Na, wieviel ist denn nun 70 / 2,8?

70mm/2.8= 25mm
Also bräuchte man nur eine 25mm große Eintrittspupille fürs 70-200mm/2.8L

Ist es aber bestimmt nicht.
Preisfrage:
Warum ist die Anfangsblende an dem Ding konstant?
Ist es

a) weil die Eintrittspupille für 70mm Brennweite technisch kleiner gewählt wird als für 200mm
b) weil es eine tolle Bauweise für die Objektive gibt, bei welcher die Eintrittspupille unabhängig von der effektiven Brennweite der Konstruktion ist
oder
c) Das Objektiv verringert selbständig seinen Durchmesser um bei 70mm kleiner und handlicher zu sein.

Telefonjoker und 66:33-Joker können beide noch in Anspruch genommen werden

Nachtrag:
Man müsste es eventuell sogar sehen können ob die Blende beim Übergang von 200 auf 70 zugemacht wird.
Noch deutlicher sollte es dann eventuell aber bei dem 24-105/4L Dingsda sichtbar sein.

Hallo.

Darüber habe ich viel nachgedacht.
Und die Erklärung des Effektes ist für mich die folgende.

Ein Zoom Objektiv besteht vereinfacht aus zwei wichtigen Teilen:
1.Einem innen liegenden Fix-Objektiv(Teil) mit konstanten Lichtstärke (2,8)
2.Und einem Tele-Vorsatz, deren Lichtstärke in allen Bereichen über 2,8 liegt.

Und die tatsächliche Lichtstärke bestimmt das Fix-Teil
Bei einigen Objektivtypen kann man die Komponenten gut erkennen, wenn man von vorne ins Objektiv schaut.
Aber wie gesagt, das sind nur meine Vermutungen.:stupid:

Mit freundlichen Grüßen Wladimir

Gilt die Formel nicht nur für eine einfache Linse?

Objektive sind Linsensysteme, da ist das alles ein wenig komplexer denke ich.

Vor einiger Zeit wurde das hier schonmal geklärt, ich kann mich noch schemenhaft erinnern.

Bei 200mm entspricht das Öffnungsverhältnis 1:2.8. Da sich beim zurückzoomen ja die Brennweite verkleinert, müsste ebenso das Öffnungsverhältnis größer werden. Rechnerisch vom Blendendurchmesser auf 1:0.89 irgendwas. (Man wäre das geil!!!) Da sich der Objektivdruchmesser aber nicht verändert, geht immer die gleiche Menge an Licht durch, der Rest stößt gegen die Feldblede.

LG

quit007 schrieb:

Ok:
200mm/2.8Blende= ca. 71mm

als Durchmesser wieder eingesetzt ergibt sich für 70mm:
70mm(Brennweite)/71mm(Pupille) <=1
Damit dürfte die Blendenöffnung minimal kleiner als 1 sein.

Das wäre doch super und es ist genau das was ich meine!
Nur vom Hersteller sind es bei den 70mm immer noch 2.8!
Ist diese Beschränkung absichtlich??

Zum Vergrößern anklicken....

Ja.

Das Bild bei 70mm mit f/0.89 willst Du nicht wirklich sehen.

Die f/2.8 noch in dem tatsächlichen Mass auszukorrigieren ist bereits eine sehr gute Leistung. Eine flaue f/2.5 wäre wohl noch relativ leicht an den Kunden weiterzugeben. Eine matschige und vignettierende f/2 würde man hingegen nicht bei einem Top-Zoom akzeptieren, eine verwaschene f/1.4 mit Röhrenblick wäre schon eigentlich nicht mehr nutzbar. Eine f/1.0 geht dann wegen der Fortführung der Strahlengänge gar nicht mehr in den Tubus hinein.

Hallo Fotofreunde,

Euer Denkfehler liegt darin, daß Ihr den Durchmesser der Frontlinse mit dem Durchmesser der Eintrittspupille (EP) gleichsetzt.

Das ist zwar häufig richtig, aber nicht notwendigerweise so. Die EP ist nämlich das - meist virtuelle - Bild der Blendenöffnung. Es wird von den vor der Blende liegenden Linsen entworfen. Wenn sich der Abstand dieser Linsen von der Blende beim Zoomen ändert, so ändert sich zwangsläufig auch die Größe der EP.

Die EP kann man sehen, indem man das Auge an den Ort des Objektpunktes bringt (ist bei Entfernung ∞ natürlich ein bißchen schwierig ) und durch das Objektiv gegen einen hellen Hintergrund schaut. Der sichtbare Blendenrand ist dann das objektseitige Blendenbild = EP. Nehmt mal ein Zoom und probiert es einfach aus.

Hier z.B. die Werte der Zeiss Vario-Sonnare 3,4/35 - 70 und 4,0/80 - 200:

f = 35,7 mm: EP-Ø = 10,4 mm -> Bo = 3,44; f = 69,0 mm: EP-Ø = 19,8 mm -> Bo = 3,48
f = 81,5 mm: EP-Ø = 20,0 mm -> Bo = 4,08; f = 198 mm : EP-Ø = 48,45 mm -> Bo = 4,09

Die Zahlen der Bezeichnung sind wie in der Branche üblich passend auf- und abgerundet, damit sich glatte bzw. günstigere Werte ergeben.

Gruß

NFK

NFK schrieb:

Hallo Fotofreunde,

Euer Denkfehler liegt darin, daß Ihr den Durchmesser der Frontlinse mit dem Durchmesser der Eintrittspupille (EP) gleichsetzt.

Das ist zwar häufig richtig, aber nicht notwendigerweise so. Die EP ist nämlich das - meist virtuelle - Bild der Blendenöffnung. Es wird von den vor der Blende liegenden Linsen entworfen. Wenn sich der Abstand dieser Linsen von der Blende beim Zoomen ändert, so ändert sich zwangsläufig auch die Größe der EP.

Die EP kann man sehen, indem man das Auge an den Ort des Objektpunktes bringt (ist bei Entfernung ∞ natürlich ein bißchen schwierig ) und durch das Objektiv gegen einen hellen Hintergrund schaut. Der sichtbare Blendenrand ist dann das objektseitige Blendenbild = EP. Nehmt mal ein Zoom und probiert es einfach aus.

Hier z.B. die Werte der Zeiss Vario-Sonnare 3,4/35 - 70 und 4,0/80 - 200:

f = 35,7 mm: EP-Ø = 10,4 mm -> Bo = 3,44; f = 69,0 mm: EP-Ø = 19,8 mm -> Bo = 3,48
f = 81,5 mm: EP-Ø = 20,0 mm -> Bo = 4,08; f = 198 mm : EP-Ø = 48,45 mm -> Bo = 4,09

Die Zahlen der Bezeichnung sind wie in der Branche üblich passend auf- und abgerundet, damit sich glatte bzw. günstigere Werte ergeben.

Gruß

NFK

Zum Vergrößern anklicken....

Also ich hab mir mal mein 16-35mm/2.8L genauer angesehen, leider noch nicht mit der Methode von NKT, aber was ich da so sehe ist, daß beim Zoomen ins WW sich eine Blende vor einer Linse innen drin sichtbar verkleinert. Ich werde es auf jeden Fall noch mit dem im "unendlichen" Durchschauen aus.

@Mi67:
wegen Tunnelblick-Bild,
Also ob ich das Bild sehen möchte oder nicht kommt ganz aufs Motiv drauf an. Es gibt bestimmt Dinge, bei denen kommt es hauptsächlich auf die Helligkeit an. Zugegeben, ab irgendeiner Blende kann man das Bild irgendwann vergessen.
Aber es gibt ja diese ganz tolle Elektronik, wo es im Prinzip ein Klacks wäre z. B. in den Fotoapparat eine konstant-Anfangsblende-Blenden/Zeit-Automatik für gute Bilder(Blende 2.8 z.B.) zu programmieren oder aber wahlweise eine echte Kontrolle über die Anfangsblende zu haben, wobei dann der Fotograf natürlich die Verantwortung für mißlungene Bilder tragen müßte.
Die Hersteller könnten ja trotzdem weiterhin Profi- und Consumer-Objektive verkaufen mit den üblichen MTF-Spezifikationen. Es müßte halt nur drinstehen bei welcher Blende der MTF-Graph aufgenommen wurde.

Der Vorteil dieses ganzen wäre, daß man dann auch die billigen Objektive auf Anfangsblende 8 bringen könnte um hervorragende und DAU-verträgliche Bilder zu machen.

@ quit007,

also wie ich Dich verstehe, denkst Du an ein System, bei dem es keine physikalische Blende gibt, sondern die Wirkung der Blende nachträglich im Bild erzeugt wird?

Bei allem Glaube an den technischen Fortschritt: das wird es niemals geben können. Denn die von einem Sensorelement aufgenommene Lichtenergie ist die Summe aller Beiträge, die durch die gesamte AP austreten und auf dieses Element fallen. Nach einmal erfolgter Summierung (= Helligkeitswert) kann prinzipiell nicht mehr unterschieden werden, welcher Teil der Energie aus den Randzonen oder aus der Mitte der AP herrührt.

Ein solches System würde aber auch dann keinen Sinn machen, wenn die nachträgliche Trennung funktionieren würde. Grund: jeder Objektivkonstrukteur bemüht sich die maximale physikalische Blendenöffnung so groß zu machen, wie es der Fassungsdurchmesser am Ort der Blende - der keinesfalls frei wählbar ist - erlaubt. D.h. bei offener Blende sieht man i.d.R. keine Blendenlamellen mehr, weil diese an oder hinter den Fassungsrand zurücktreten.

Das heißt mit anderen Worten: eine größere Offenblende erfordert auch einen größeren Objektivdurchmesser mit all den daraus erwachsenden Folgen (erhöhter Korrekturbedarf = mehr Linsen, mehr Gewicht, höherer Preis usw.) und stellt somit ein anderes Objektiv dar, bei dem aber wiederum die gleiche Feststellung (bei 1/2 oder 1 Blendenstufe mehr) zu machen wäre.

Macht man den in meinem vorigen Beitrag beschriebenen Versuch (natürlich nicht bei ∞, der ausgestreckte Arm reicht durchaus um das Phänomen zu beobachten), so sieht man bei offener Blende eigentlich das Bild des Fassungsrandes, welches die EP darstellt.

Wenn Du jetzt auch noch schräg von vorne durch das Objektiv schaust, dann siehst Du, daß die kleine EP bei WW auch deshalb notwendig ist, um überhaupt den erforderlichen Einfallswinkelbereich mit einigermaßen konstanter Helligkeit (ist proportioal zur EP-Fläche) abzudecken. Nämlich aus den Winkelbereichen wo kein "Durchblick" mehr möglich ist, kommt auch kein Licht auf die Sensor-/Filmebene.

Man sollte sich einfach von der Vorstellung lösen, daß Frontlinsen-Ø = EP-Ø ist. Das ist nicht nur bei Zooms so, sondern bereits bei SLR WW-Festbrennweiten unterhalb ca f = 40 mm (KB). Grund: die bei SLR für WW erforderliche Retrofokus-Konstruktion (= Abstand letzter Linsenscheitel - Bildebene ist größer als die Brennweite, um Platz für die Spiegelbewegung zu ermöglichen).

Gruß

NFK

P.S.: Schön wäre eine solche Trennbarkeit schon: man brauchte dann überhaupt keine Linsen mehr und könnte alles nach Wunsch im Nachhinein berechnen .

NFK schrieb:

Euer Denkfehler liegt darin, daß Ihr den Durchmesser der Frontlinse mit dem Durchmesser der Eintrittspupille (EP) gleichsetzt.

Das ist zwar häufig richtig, aber nicht notwendigerweise so. Die EP ist nämlich das - meist virtuelle - Bild der Blendenöffnung. Es wird von den vor der Blende liegenden Linsen entworfen. Wenn sich der Abstand dieser Linsen von der Blende beim Zoomen ändert, so ändert sich zwangsläufig auch die Größe der EP.

Die EP kann man sehen, indem man das Auge an den Ort des Objektpunktes bringt (ist bei Entfernung ∞ natürlich ein bißchen schwierig ) und durch das Objektiv gegen einen hellen Hintergrund schaut. Der sichtbare Blendenrand ist dann das objektseitige Blendenbild = EP. Nehmt mal ein Zoom und probiert es einfach aus.

Zum Vergrößern anklicken....

Klar wird das die Werte annehmen, die auch als Anfangsöffnungen für das Objektiv spezifiziert sind. Das muss so sein. Allerdings wird die Eintrittspupille nicht von alleine kleiner, sondern deshalb, weil im Objektiv eine richtige Vignette bzw. eine vignettierende Gruppe als beabsichtigter Limiter dient. Gelegentlich wird sogar tatsächlich die Blende etwas geschlossen (ich glaube beim Canon 17-40/4 war dies so), um eben die korrekten Durchmesser der Eintrittspupille herzustellen.

Würde man versuchen, das Zoomobjektiv ohne eine solche geplante Vignette zu konstruieren, dann müssten entweder die Durchmesser mancher Linsen gewaltig steigen, oder man bekäme dann eine ungewollte mehr oder weniger weiche Vignettierung. Ein leichtes 70-200/4 ohne "geplanten Limiter der Eintrittspupille" wäre dann ein 70-200/1.4-4 mit ungeplanter Vignettierung und lausigen Bildergebnissen am kurzen Ende - oder ein "echtes" 70-200/1.4-4 mit gigantischen Ausmassen und heftigem Gewicht.

quit007 schrieb:

@Mi67: wegen Tunnelblick-Bild, Also ob ich das Bild sehen möchte oder nicht kommt ganz aufs Motiv drauf an. Es gibt bestimmt Dinge, bei denen kommt es hauptsächlich auf die Helligkeit an. Zugegeben, ab irgendeiner Blende kann man das Bild irgendwann vergessen.
Aber es gibt ja diese ganz tolle Elektronik, wo es im Prinzip ein Klacks wäre z. B. in den Fotoapparat eine konstant-Anfangsblende-Blenden/Zeit-Automatik für gute Bilder(Blende 2.8 z.B.) zu programmieren oder aber wahlweise eine echte Kontrolle über die Anfangsblende zu haben, wobei dann der Fotograf natürlich die Verantwortung für mißlungene Bilder tragen müßte.

Zum Vergrößern anklicken....

Klingt wie ein Sportwagen mit Dieselmotor, bei dem König Kunde auf eigenes Risiko den Drehzahlbegrenzer deaktivieren darf.

Nein, im Ernst: bei Weglassen einer Vignette würde ein lichtstarkes Zoom am kurzen Ende gar nicht mehr den Bildkreis vernünftig ausleuchten können. Wenn dann die Helligkeit nur noch in Bildmitte zunimmt (und auch dort nur begrenzt, wenn die nachfolgenden Linsenelemente im Tubus das Strahlenbüschel nicht mehr aufnehmen können), dann ist eben nicht wirklich ein Helligkeitsgewinn realisierbar. Die Eintrittspupille wäre dann meinethalben nur noch für die Frontlinsengruppe weit, aber dann durch nachfolgende optische Gruppen deutlich eingegrenzt.

NFK schrieb:

Wenn Du jetzt auch noch schräg von vorne durch das Objektiv schaust, dann siehst Du, daß die kleine EP bei WW auch deshalb notwendig ist, um überhaupt den erforderlichen Einfallswinkelbereich mit einigermaßen konstanter Helligkeit (ist proportioal zur EP-Fläche) abzudecken. Nämlich aus den Winkelbereichen wo kein "Durchblick" mehr möglich ist, kommt auch kein Licht auf die Sensor-/Filmebene.
...

Zum Vergrößern anklicken....

Richtig. Bei den WW für SLRs ist die große Frontlinse vor allem ein Resultat der retrofokalen Bauweise und der Teilkompensation der natürlichen Vignettierung (Cos4-Regel). Ein 21/2.8 für eine Meßsucherkamera hat eine schnuckelig kleine Frontlinse, dabei dann weniger Verzeichnung, knackige Schärfe, hohen Kontrast - und eine starke natürliche Vignettierung, sowie natürlich einem Strahlengang, der für Digitalsensoren reichlich ungeeignet ist.

Mit der "DAU-Limitierung" meinte er, so habe ich es zumindest verstanden, dass die vingettierende Blende durch das Schliessen der Irisblende ersetzt werden solle, die man dann z.B. per custom function "freischalten" könne, um das Maximum der Eintrittspupille zu erzielen, welche noch durch das Objektiv passieren könne. Dein Einwand, dass dies ein völlig anderes Objektiv werden würde, ist genau richtig. Ich hoffte, dass der OP dies schon durch meine Erstantwort selber erkennen könne, dass eben ein Objektiv, welches 70/1.0 leistet, ganz andere Dimensionen annehmen müsste.

Boy-of-goodness schrieb:

Da sich der Objektivdruchmesser aber nicht verändert, geht immer die gleiche Menge an Licht durch, der Rest stößt gegen die Feldblede.

Zum Vergrößern anklicken....

Jepp, genau so isses.

@Mi67:
genauso hab ich die DAU-limitierung gemeint

Heißt das, daß wenn da diese Blende vorne dran nicht wäre - die Blende, die sich zuzieht wenn man zum WW rauszoomt -, daß dann schräg einfallende Randstahlen irgendwann den Tubus streifen und nicht mehr durch die Linsen dahinter passen würden (falls die Linsen alle freischwebend auf siemenns-lufthaken ohne tubus gelagert werden würden)?

Das wäre natürlich ein guter Grund die Frontblende für WW zuzumachen.

quit007 schrieb:

Heißt das, daß wenn da diese Blende vorne dran nicht wäre - die Blende, die sich zuzieht wenn man zum WW rauszoomt -, daß dann schräg einfallende Randstahlen irgendwann den Tubus streifen und nicht mehr durch die Linsen dahinter passen würden (falls die Linsen alle freischwebend auf siemenns-lufthaken ohne tubus gelagert werden würden)?

Zum Vergrößern anklicken....

Ganz genau.

Bei dem größeren Bildwinkel (kurze Brennweite) *und* einer extrem hohen Öffnung müsste natürlich, um diese hohe Öffnung nicht zu verlieren, das gesamte Lichtbüschel koordiniert durch alls Folgelinsen hindurchpassen. Dies ist schlicht nicht der Fall, wodurch sich der Durchmesser der Eintrittspupille dann auch verkleinert. Würde man erzwingen wollen, dass ihr Durchmesser konstant groß bleibt, so würden die nachfolgenden Linsen deutlich größer und damit auch dicker sein müssen. Recht schnell käme man an das Limit, dass die Linsenscheitel einander berühren und daher eine weitere Vergrößerung der Durchmesser gar nicht mehr zu realisieren ist, ganz abgesehen von dem extrem gestiegenen Gewicht, Preis und Korrekturbedarf. Daher lautete ja schon von anderer Seite der Kommentar: "das wäre dann ein ganz anderes Objektiv".

Da bin ich aber erleichtert, daß es dafür einen Grund gibt. Ich wollte schon irgendwie fast mein 16-35/2.8L aufmachen um es lichtstärker zu machen :stupid: Danke daß ihr mich davon bewahrt habt.
Und danke auch für die schnellen Antworten.