Technische maximal mögliche Blende

... und um nochmal den Content der Ursprungsfrage aufzugreifen:

Bei in Luft abbildenden Objektiven liegt der bei geebneter Abbildung maximale Bild-seitige Öffnungswinkel bei 90°, was gem. Sinusbedingung ein geom. Öffnungsverhältnis von f/0.5 beschreibt.

Bei in Immersion abbildenden Objektiven kann je nach Brechungsindex des Immersionsmediums n das geometrische Öffnungsverhältnis ein Maximum von f/(0.5/n) erreichen.

Die mir bekannt "lichtstärksten", real existierenden Objektive werden "umgekehrt betrieben" in der vergrößernden Mikroskopie eingesetzt. Da Strahlengänge prinzipiell umkehrbar sind, könnte man an Stelle eines Mikroskopie-Präparats einen mikroskopisch "großen" Sensor platzieren und erhält nun real geometrische Öffnungsverhältnisse von bis zu f/0.53 für Luftobjektive, bis zu f/0.4 in Wasserimmersion, bis zu f/0.34 in Ölimmersion und bis zu f/0.294 mit Spezial-Immersionsmedien und Spezial-Deckgläschen.

Letzteres ist hier zu finden: https://www.olympus-lifescience.com/en/objectives/tirf/#!cms[focus]=cmsContent1070

Ockham schrieb:

Gurgel mal nach "Lucky Astronomy". Im Wesentlichen lassen sich durch eine schnelle Bildfolge Seeing-Effekte rausrechnen und damit die Schärfe steigern.

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Du hast freilich recht, dass es letztlich ums Bild geht und im Fall dieser speziellen Anwendung eine Verbesserung greift.

Allerdings ist dies keine Methode zur Erhöhung der Schärfe/Auflösung des Objektivs, sondern eine Methode, der atmosphärisch bedingten Auflösungsminderung entgegenzuwirken. Man nähert sich insofern der eigentlichen Schärfeleistung des Objektivs wieder an, kann diese aber nicht über ihr Maximum hinaus steigern.

Mi67 schrieb:

Wenn Mehrfachaufnahmen die Schärfe steigern würden, dann müsste dies ja auch bei normalen Bildern anwendbar sein, ist es aber nicht.

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Aber es wird doch immer wieder gemacht:

https://www.youtube.com/watch?v=Ur2JsXBVBgc

Berlin schrieb:

Aber es wird doch immer wieder gemacht:

https://www.youtube.com/watch?v=Ur2JsXBVBgc

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OK, ich gebe mich geschlagen.

Da es hier um Objektive und deren maximal mögliche Leistung ging, war ich davon ausgegangen, dass wir hier konstruktive Limitationen des Objektivs selbst besprechen. Andernfalls kann man natürlich auch einfach per (mehhreihigen) Panoramaaufnahmen und Stitching die Auflösung eines resultierenden Bildes erhöhen.

Das mit den Mikroskopen ist interessant. Es zeigt, dass bei komplexen Objektiven die Frage sich relativiert.
0,5 ist die Grenze unter "normalen" Bedingungen bei der Fotografie.

Die Grenze ist demnach nicht absolut, sondern nur unter den definierten Bedingungen, die normalerweise auftreten, anwendbar.

Danke für die Auskunft, Mi67.
Man lernt echt dazu.

Hutschi schrieb:

Bei Digitalkameras kann man theoretisch mehrere parallel arbeiten lassen ...

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Wieso "theoretisch"? Praktisch nennt sich das Brenizer-Methode.

Danke 01af. Es wird also angewendet.
Da vergrößert sich virtuell die Lichtstärke, wenn man geeignete Algorithmen verwendet.

Man müsste auf diese Weise eine Art Facettenaugenkamera herstellen können.

Hutschi schrieb:

1,5 ist die Grenze unter "normalen" Bedingungen bei der Fotografie.

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Druckfehler?

Die theoretische Grenze unter "normalen" Bedingungen ist f/0,5. Dabei soll "normal" bedeuten, dass das Objektiv auf die Ferne korrigiert ist und sich vorne wie hinten Luft als Medium befindet.

Uebrigens ist die Abbesche Sinusbedingung ziemlich tiefliegend (fundamental) und laesst sich nicht durch die oben erwaehnten Fresnel-Linsen aushebeln. Wo die praktische (technische) Grenze liegt, kann man nur abschaetzen. Es haengt u.a. vom Brechungsindex des Glases (oder anderen Materials) ab, wie sehr man sich der f/0,5 Grenze naehern kann. Mit einem primitiven heuristischen Ansatz komme ich auf folgende Werte:


Brechungsindex <-> maximale Lichtstaerke:

1,5 <-> f/0,67
2,0 <-> f/0,58
3,0 <-> f/0,53


Gruesse,
Paul

Behaelter3 schrieb:

Druckfehler?
...
Gruesse,
Paul

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Ja, Tippfehler. Man wird halt alt.
Danke für den Hinweis.
Zum Glück ist es ein Fehler, durch den kein Schaden entsteht, denn man sieht ihn hier sofort.
Ich habe es korrigiert. Das ging zum Glück noch.

Ich habe zufällig die letzten Tage etwas zu diesem Thema gelesen.

Auf der Seite sonyalpharumors wurden Ausschnitte aus einer Sony-Pressekonferenz gezeigt. Dort wurde gut erklärt wo die technischen Grenzen in Bezug auf den Mount-Durchmesser und dem Sensorabstand zum Mount liegen.

Folgende Angaben wurden dort für die unterschiedlichen Bajonette gezeigt:

Nikon F: F1,17
Sony A: F1,02
Canon EF: F0,96
Leica L: F0,63
Sony E: F0,63
Canon RF: F0,62
Nikon Z: F0,58

HeadCorn schrieb:

Auf der Seite sonyalpharumors wurden Ausschnitte aus einer Sony-Pressekonferenz gezeigt. Dort wurde gut erklärt wo die technischen Grenzen in Bezug auf den Mount-Durchmesser und dem Sensorabstand zum Mount liegen.

Folgende Angaben wurden dort für die unterschiedlichen Bajonette gezeigt:

Nikon F: F1,17
Sony A: F1,02
Canon EF: F0,96
Leica L: F0,63
Sony E: F0,63
Canon RF: F0,62
Nikon Z: F0,58

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Das ist vor allem eines: pseudo-Geblubber, um in der reichlich irrational geführten Bajonett-Debatte zu punkten.

Was interessiert mich die maximale geometrische Öffnung für einen Punkt in der Bildmitte? Dann auch noch in Verbindung mit der Fehlannahme, dass Auflagemaß = Schnittweite zu sein habe.

Hier treiben weder Nikon/Canon ein ehrliches Spiel, noch ist die Antwort von Sony großartig hilfreich.

Zudem wird der zweite wichtige Parameter komplett verschwiegen, denn neben dem Durchmesser ist auch die Position der Austrittspupille sehr relevant. möchte ich am Sensor einen sehr schrägen Lichteinfall verhindern, dann sollte die Austrittspupille besser etwas weiter entfernt vom Sensor liegen. Damit aber kommt es wieder rascher zur Vignettierung durch die jeweils möglichen Tuben- und Linsendurchmesser. Bei Sensor-seitig komplett telezentrischer Bauweise (Lage der Austrittspupille in unendlich) würde man mit einer Sony noch nicht einmal bei f/16 Licht bis in die Bildecken bringen können. Nun muss man natürlich die Lage der Austrittspupille nicht unbedingt extrem weit weg legen, aber extrem eng am Sensor wäre aus verschiedenen Gründen (u.a. Farbhomogenität und Helligkeitsabfall im Bild) auch nicht gut. Die (nicht-)Akzeptanz extrem hoch geöffneter Objektive ist also immer in Verbindung mit der kompletten Strahlgeometrie zu sehen. Hierbei - und nur hierbei - hat das größere Bajonett höhere Freiheitsgrade und damit potentielle Vorteile.

Das Argument, dass das geringere Auflagemaß höhere Maximalöffnungen erlaube, stimmt also a-priori auch nicht ganz, denn je nachdem, ob die lichte Weite im Bajonett größer oder kleiner ist, als die Bilddiagonale, wird man in den Bildecken im Strahlengang bei weiter verringertem Auflagemaß weniger oder auch stärker behindert, als bei einem entsprechend größeren Auflagemaß.

Es sind halt verschiedene Optimierungen ...

Es ging um technisch maximal, nicht um photographisch optimal ...
Und bei bestimmten Motiven kann das auch dann zusammenfallen, obzwar das Bild vignettiert ist. Beispiel Kerzenlicht, nur, was in der Nähe ist wird belichtet, im Zentrum des Bildes ... Alles andere kann unscharf und dunkel sein.

Hutschi schrieb:

Es sind halt verschiedene Optimierungen ...

Es ging um technisch maximal, nicht um photographisch optimal ...

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Wenn man diesen Gedanken weitertreibt, dann könnte man auch Schnittweiten nutzen, die nochmals geringer sind - als Extremvariante gar ohne mechanischen Verschluss das letzte Linsenelement per Immersionsflüssigkeit an den Sensor ankoppelnd - und schon hätte man eine f/0,33 als Grenzfall erzielbarer Öffnungsverhältnisse.

Wollen wir aber Bajonett-Eigenschaften im Rahmen realer Konstruktionen betrachten, dann sollte man die photographischen Optima nicht ganz aus den Augen verlieren. Ob bzw. wie relevant die Hersteller mit ihren Dimensionierungs-Planungen recht behalten, wird die Entwicklung zeigen. Ein Canon RF-Objektiv 28-70/2.0 bzw. 50/1.2 sind erste Aufschläge. Das per Patent dargelegte RF 14-21/1.4 oder 12-20/2.0 mögen weitere Schritte sein. Wenn es am Ende kaum ein Kunde haben will, weil sauteuer, voluminös und bleischwer, dann erledigt sich die Sache auch wieder und die tollen Freiheitsgrade des neuen Bajonetts beweisen ihre Praxisrelevanz nicht. Als potentialle und mehr oder weniger schwer zu überzeugende Kunden können wir uns all dies gelassen ansehen.

Wie muss man sich eine Blende "Null" vorstellen?
Einen kugelförmigen Sensor mit eine kugelförmigen Linse drumrum und ohne Blende?

Rudolino schrieb:

Wie muss man sich eine Blende "Null" vorstellen?
Einen kugelförmigen Sensor mit eine kugelförmigen Linse drumrum und ohne Blende?

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Nö. Das geometrische Öffnungsverhältnis kann nicht auf "Null" (f/0) gehen.

Mi67 schrieb:

... Wenn es am Ende kaum ein Kunde haben will, weil sauteuer, voluminös und bleischwer, dann erledigt sich die Sache auch wieder und die tollen Freiheitsgrade des neuen Bajonetts beweisen ihre Praxisrelevanz nicht. Als potentialle und mehr oder weniger schwer zu überzeugende Kunden können wir uns all dies gelassen ansehen.

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Das erste professionell verwendete Objektiv mit einer Blende kleiner als 1 war sauschwer, sauteuer und es wurde in extrem kleiner Stückzahl gebaut. Es war an einer Filmkamera.
Ich versuche, es herauszufinden.

Hier: Planar 1:0,7/50 für einen Film von Stanley Kubrik https://de.m.wikipedia.org/wiki/Lichtstärke_(Fotografie))

Wenn der Artikel stimmt, hat Zeiss ein 0,33-Objektiv für die Öffentlichkeitsarbeit gebaut.

Hutschi schrieb:

......

Wenn der Artikel stimmt, hat Zeiss ein 0,33-Objektiv für die Öffentlichkeitsarbeit gebaut.

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Ja, für eine Messe. Aber es war ein netter Joke, keine Funktion und mit Phantasiewerten.
Es war ein Seitenhieb auf alle sich überschlagenden Lichtwerte der Konkurrenten, während Zeiss auf Qualität setzte.

Aber schöner Humor!

Gruß messi

PS: Hier zum gucken: https://petapixel.com/2013/08/06/carl-zeiss-super-q-gigantar-40mm-f0-33-the-fastest-lens-ever-made/

Hutschi schrieb:

... Wenn der Artikel stimmt, hat Zeiss ein 0,33-Objektiv für die Öffentlichkeitsarbeit gebaut.

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Ja, das Q (= Quatsch) Gigantar war ein Gag. ... und nein, die f/0.33 sind tatsächlich das theoretische Limit des mit Normalglas und Immersions-Ankopplung an den Sensor Machbaren. Die Zahl ergibt sich aus der gem. Sinusbedingung durchgeführten Umrechnung von numerischer Apertur (NA) zum geometrischen Öffnungsverhältnis:
f-Zahl = 0,5 / NA mit NA = n * sin(alpha)
Der Sensor-seitige Öffnungswinkel des Strahlenbündels alpha kann freilich 90° nicht überschreiten. Da sin(90°) = 1 ist die theoretische Grenze für ein mit Abbildung ohne Immersion (n = 1) konstruiertes Objektiv bei f/0.5. Bildet man mit Immersion über einen Brechungsindex von "normalem" Kronglas bzw. dem angepassten Immersionsmedium (n = 1,518) ab, dann kann die f-Zahl theoretisch nicht kleiner als 0,5 / 1,518 = 0,3294 liegen. Tatsächlich habe ich bislang in der Mikroskopie mit Objektiven bis NA = 1,49 gearbeitet, was einem Öffnungsverhältnis von 0,335 entspricht. Treibt man es noch weiter und weicht vom Normalglas hin zu noch höheren Brechungsindices (z.B. hoch brechende Flintglassorten) ab, dann gibt es aktuell am Markt Objektive bis max. NA = 1,7, was einer Blendenzahl von 0.294 entspricht. Mit so etwas an einen Sensor anzukoppeln, würde eine komplette Umgestaltung von Filterstacks, Mikrolinsen, ... erfordern. Zudem sind die Bildkreise solcher Objektive extrem klein - oder die Objektive extrem groß. Die "Hoffnung", dass solche Dinge in den DSLR/M-Sektor einziehen mögen, beläuft sich daher auf quasi 0.

Bis dahin möge man sich also was den Effekt extremer Lichtstärken angeht mit Brenizer-Methoden behelfen. So sind mit entsprechender Mühe die Bildwirkungen einer Optik mit f/0.7, f/0.5 oder (mit höheren Mühen) gar f/0.33 durchaus erzeugbar.

Ja, das war ein schöner Spaß. Danke für den Link.
Immerhin wurde das Objektiv für 60000 Euronen versteigert.
Ganz schön saftig für ein nutzloses Teil.

Interessant ist aber auch, dass man im Mikroskopie-Bereich doch sehr dicht an das theoretisch mögliche herankommt.

Das oben von mir erwähnte Planar mit Blende 0,7 wurde von der NASA für die Mondforschung entwickelt und eben auch von Stanley Kubrik für seinen Film verwendet..