Frage zu Zoomobjektiven mit durchgehender Blende

[Konschdiii]

Zu erst hoffe ich einmal , dass ich hier bei Technik richtig bin.
Und zwar beschäftigt mich seit einigen Tagen folgendes:
In dem "Profihandbuch zur Canon EOS 400D" steht , dass die angegeben Lichtstärke zB 1:2,8 das Verhältnis zwischen Brennweite und Durchmesser der Offenblende ist. Das klingt ja recht logisch. Ein simples Beispiel mit dem EF 100mm f/2. Hier müsste der Durchmesser der Offenblende 5cm betragen.

So und jetzt zur eigentlichen Frage:
Warum gibt es dann Zoomobjektive, die eine durchgehende Blende von zB. 4 haben ?
Das heißt ja , dass die Blendenöffnung beim Zoomen größer wird.
Wäre es nicht sinnvoller den Durchmesser der Offenblende bei der Endbrennweite auch bei der Anfangsbrennweite beizubehalten?
So wäre das Objektiv im unteren Bereich doch lichstärker?

Beispiel am EF 70-200mm f/4:

Laut der Aussage aus dem Buch müsste die Offenblende bei 200mm einen Durchmesser von 5cm haben, die Offenblende bei 70mm aber nur einen von 1,75cm.
Wenn der Durchmesser bei 70mm dem der Offenblende bei 200mm entsprechen würde,
hätte das Objektiv bei 70mm eine Lichstärke von f/1,4.

Habe ich einen Denkfehler oder beruhen meine Gedanken auf einer falschen Aussage oder warum wird das nicht so gemacht?

 

[goocy]

Gute Frage, das hat mich auch schon gewundert.

 

[.Wagge.]

Bei einem 1:4 Objektiv bleibt das Öffnungsverhältnis bei jeder Brennweite gleich. Deshalb ändert sich logischerweise der Durchmesser bei Offenblende.

Billige Standardobjektive haben im Gegensatz dazu eine durchgehend gleichbleibende Öffnung der Blende. Dadurch ergibt sich dann zb. ein Öffnunsgverhältnis von 1:3,5 - 1:5,6.

 

[Gast_58938]

Ich denke, die Frage war, warum die Blendenöffnung von 5 cm bei 200mm Brennweite nicht auch bei 70 mm Brennweite beibehalten wird.

Ich schätze mal, das liegt an dem unterschiedlichen Bildwinkel.

 

[.Wagge.]

Ich denke, die Frage war, warum die Blendenöffnung von 5 cm bei 200mm Brennweite nicht auch bei 70 mm Brennweite beibehalten wird.

Dann wäre es aber kein 1:4 Objektiv, sondern (wie schon genannt) ein 1:1,4 - 1:4 Objektiv. Solche Objektive wird es aber wohl nie geben, da sie sehr aufwendig, schwer und teuer wären.

Die günstigen haben ja eine gleichgroße Blende in allen Bereichen ... leider halt keine 1:1,4

 

[goocy]

Bei einem 1:4 Objektiv bleibt das Öffnungsverhältnis bei jeder Brennweite gleich. Deshalb ändert sich logischerweise der Durchmesser bei Offenblende.

Wenn der Blendendurchmesser bei 200mm 5cm beträgt, wieso wird sie dann vom Objektiv für 70mm auf 1,75cm geschlossen? Es handelt sich doch um die gleiche Blende.

 

[veltrusianer]

Vermutung: Das Objektiv muss ja auch noch scharf stellen, vielleicht klappt das nicht, wenn die Blende so weit öffnen gelassen wird.

 

[Rembrandt]

Hi!

.. Es handelt sich doch um die gleiche Blende.

so ist es das verhältniss bleibt immer gleich.
in deinen beispiel: 200mm 5cm und 70mm 1,75cm bleibt das verhältniss gleich.
die blendenzahl gibt immer nur das verhältniss an, und nicht den tatsächlichen durchmesser (in zb. millimeter) der blendenöffnung.

zitat: quelle

Wenn die Blendenzahl nur den Durchmesser der Öffnung angeben würde, würde bei Blende 2 cm bei einem langen Objektiv weniger Licht auf den Film/Chip fallen als bei einem kurzen Objektiv. Dadurch wären die Blendenwerte verschiedener Objektive nur noch schwer zu vergleichen.
Deshalb beschreibt die Blendenzahl die relative Öffnung, das Verhältnis zwischen dem Durchmesser der wirksamen Blendenöffnung und der Brennweite.
Bei Blende 2 ist die Öffnung also so groß, daß sie zweimal auf die Länge paßt. Bei Blende 22 ist sie so klein, daß sie 22 mal auf die Länge des jeweiligen Objektives paßt.

mfg Andi

 

[Blumeundbiene]

Wenn der Blendendurchmesser bei 200mm 5cm beträgt, wieso wird sie dann vom Objektiv für 70mm auf 1,75cm geschlossen? Es handelt sich doch um die gleiche Blende.

Ich schätze mal, das hängt mit der Bildqualität zusammen. Ein hoch-lichtstarkes Objektiv ist wesentlich schlechter zu korrigieren als ein lichtschwaches. Wie viel Aufwand da für halbe Blenden betrieben werden muss, kann man sehen wenn man mal die Bauweise eines 50es mit f1,8, f1,4 und f1,2 vergleicht. Ich denke, das Objektiv wird einfach künstlich geschlossen gehalten, damit noch ansehnliche Bilder entstehen.

Ein 70-200 hätte sonst bei 70 mm eine Lichtstärke von kleiner 1. Das gibt's noch nichtmal bei Festbrennweiten (zumindest nicht bei aktuellen).

Es ist allerdings nicht so, dass abgeblendet wird. Die Blende bleibt bei "Offenblende" auch immer voll geöffnet. Ka wie man das konstruiert. Dazu soll sich mal ein Linsenbauer äußern. Eine variable Größe der Blende benutzen übrigens auch die Günstigzooms. Hier ist nur eine Kombination aus Variation von Lichtstärke und Durchmesser zu finden. Sonst käme man auch nicht auf Lichtstärken von 3,5-5,6. Würde man die Öffnung konstant groß halten, hätte ein 18-200 fx-5,6 auch eine Lichtstärke von etwa 0,5 am kurzen Ende.

Vermutung: Das Objektiv muss ja auch noch scharf stellen, vielleicht klappt das nicht, wenn die Blende so weit öffnen gelassen wird.

Dann sollte es eigentlich besser funktionieren: Der Schärfebereich ist kleiner und das AF-Modul bekommt mehr Licht.

 

[goocy]

Ich denke, das Objektiv wird einfach künstlich geschlossen gehalten, damit noch ansehnliche Bilder entstehen.

So auch meine Vermutung (und die des TO). Aber:

Es ist allerdings nicht so, dass abgeblendet wird. Die Blende bleibt bei "Offenblende" auch immer voll geöffnet. Ka wie man das konstruiert.

Deine beiden Beispiele bringen mich auf den möglichen Lösungsansatz:

Weitwinkelobjektive, und besonders Telezooms, sind mit einem sogenannten Backfocus ausgestattet. Die komplette Linsenkonstruktion ist sozusagen umgedreht: der Weitwinkelteil ist vorne und wird über eine recht weite Tele-Strecke zum Chip geleitet. Bei allen fraglichen Objektiven handelt es sich um "Tele"konstruktionen, für die andere (optische) Regeln gelten als für Festbrennweiten. Dabei ist die Blende im Mittelteil nur von recht "kleinen" Linsen umgeben. (Illustration auf Wikicommons)

Zwischen diesen (festen) Elementen sitzt die Blende. Und es sieht nicht so aus, als ob sie je den errechneten Maximalwert erreichen würde. Ähnlicher Fall: Sigma 120-300 f/2,8 - die Blende wäre 11cm groß. So breit ist das Objektiv an der Basis nicht...
Kann es sein, daß sich der "Durchmesser" D in der Formel für die Blendenzahl auf die scheinbare Größe der Blende, also durch das Frontelement betrachtet, bezieht? Dann wäre diese nämlich für verschiedene Brennweiten verschieden groß (unterschiedlicher Vergrößerungsfaktor wegen ausgezogenem Frontelement).
Leider kann ich mit der offiziellen Definition der Blendenzahl nicht viel anfangen. Strahlenoptiker voraus!

 

[DRE]

.....Backfocus....

ähem, .....Retrofocus!

ansonsten stimmt das mit der scheinbaren Blende. Das heisst etwas blumig "Durchtrittspupille". Das ist die Öffnung, durch die von vorne tatsächlich Licht durch das Objektiv hindurchtritt.

Versuch: in ein Objektiv von vorne hineinschauen und dabei darauf achten, durch welchen Teil der Frontlinse man hinten wieder heraussehen kann. Das ist die "Durchtrittspupille". Beim Zoomen ändert sich diese Fläche für gewöhnlich, obwohl die Größe der Blendenöffnung nicht geändert wird (der Blendenwert ändert sich aber automatisch über die Brennweite). Die Blende ist auch nicht so groß wie sie formell sein sollte, die sitzt nämlich an einer Stelle wo der Strahlengang bereits viel schmaler ist, als der Strahlengang beim Eintritt in das Objektiv.
z.B.: http://www.sigma-foto.de/cms/upload/produktbilder/objektive/querschnitte/LE18-50_28-45_DC_OS_HSM.gif.
Dennoch stellt sich die Blende bei der Durchsoicht von vorne viel größer dar, sie wird praktisch duch die davor liegende Optik vergrößert dargestellt.

Zoomobjektive mit gleichbleibender Blende sind viel aufwendiger zu konstruieren und natürlich teurer, weil mit dem Zoomvorgang die Blendenöffnung angepasst werden muss, damit der Blendenwert gleich bleibt

 

[emde]

Die Frage wurde auch schon mehrmals diskutiert. Im Prinzip ist dort schon alles geschrieben, aber eben noch nicht von jedem (frei nach K. Valentin):
https://www.dslr-forum.de/showthread.php?t=98193&highlight=blende+konstant%2A
https://www.dslr-forum.de/showthread.php?t=434376&highlight=blende+konstant%2A
https://www.dslr-forum.de/showthread.php?t=462034&highlight=blende

 

[Hasifisch]

... Ich denke, das Objektiv wird einfach künstlich geschlossen gehalten, damit noch ansehnliche Bilder entstehen.

Ein 70-200 hätte sonst bei 70 mm eine Lichtstärke von kleiner 1. Das gibt's noch nichtmal bei Festbrennweiten (zumindest nicht bei aktuellen)...

Auch auf die Gefahr hin, das es in einem anderen thread schon geschrieben wurde: das ist auf keinen Fall der Grund, sondern: es geht einfach nicht im Rahmen vernünftiger Kosten zu konstruieren. Das Objektivhersteller gern bereit sind, die evtl. mögliche höhere Lichstärke zu nutzen, zeigt das Tokina 2.6-2.8/28-70. Nur: im Zoomobjektiv werden jeweils zum Zoomen und Fokussieren Linsen oder ganze Linsengruppen verschoben, womit sich innerhalb der Konstruktion die "relative Blende" verändert. Die Blendeniris wird ja nicht auf einmal verkleinert oder vergrößert, sondern sie bleibt gleich.
Wenn also ein 4/70-200mm Objektiv seine 5cm Blendeniris bei 200mm voll ausnutzt, wird durch das Verlagern von Elementen zu 70mm hin schon ein Teil des Lichtumfanges abgeschnitten, bevor/nachdem der Lichtstrahl die Blende passiert.
Würde ich sagen...

 

[goocy]

ähem, .....Retrofocus!

Woops. War wohl doch etwas früh.

ansonsten stimmt das mit der scheinbaren Blende. Das heisst etwas blumig "Durchtrittspupille". Das ist die Öffnung, durch die von vorne tatsächlich Licht durch das Objektiv hindurchtritt.

Klasse! Danke für die Aufklärung!

 

[Tobias93]

Es ist allerdings nicht so, dass abgeblendet wird. Die Blende bleibt bei "Offenblende" auch immer voll geöffnet.

Vielleicht ist das jetzt etwas aus dem Zusammenhang gerissen, aber es gibt durchaus Objektiv, die sozusagen von Offenblende auf Offenblende abgeblendet werden.

Zum Beispiel das Olympus 7-14mm f4, wäre die Blende immer ganz offen, hätte es f2-4, aber es wird für mit drücken des Auslösers auf durchgehend f4 abgeblendet, da es bei ganz offener Blende stark vignettiert.

 

[Frank Klemm]

Bei einem 1:4 Objektiv bleibt das Öffnungsverhältnis bei jeder Brennweite gleich. Deshalb ändert sich logischerweise der Durchmesser bei Offenblende.

Billige Standardobjektive haben im Gegensatz dazu eine durchgehend gleichbleibende Öffnung der Blende. Dadurch ergibt sich dann zb. ein Öffnunsgverhältnis von 1:3,5 - 1:5,6.

???

18-55/3.5-5.6: Zoomverhältnis: 1:3.05, Blendenzahl: 1:1.6, Öffnung: 1:1,9
55-250/4-5.6: Zoomverhältnis: 1:4.5, Blendenzahl: 1:1.4, Öffnung: 1:3,15
17-85/4-5.6: Zoomverhältnis: 1:5.0, Blendenzahl: 1:1.4, Öffnung: 1:3,5
100-400/4.5-5.6: Zoomverhältnis: 1:4.0, Blendenzahl: 1:1.25, Öffnung: 1:3,2

Die maximal mögliche Blende wird häufig per Firmware begrenzt, um Vignettierung und Abbildungsfehler im Zaum zu halten. Wie die Blende wirkt, hängt davon ab, ob sie vor oder hinter den Variatoren liegt.