Konstruktionsaufwand für lichtstarke "Normalbrennweiten" an einer Crop-Cam?

[LGW]

Es hat auch noch niemand hier gepostet, warum ein 16-70 automatisch 3000 Euro kosten muss, ein 24-105 tut das auch nicht. Irgendwas muss konstruktiv anders sein, vielleicht geht's auch um 12000 Euro nicht.

Dann lies doch bitte mein Posting noch mal. Die "exakt" 24mm sind da nicht entscheidend, wohl aber, wie "weit" man in den Weitwinkelbereich vordringt. Stichwort Retro-Bauweise etc.pp. - je größer der Zoombereich (und der Bildkreis, die Lichtstärke, usf), um so schwerer zu handeln.

Beim Vergleich "früher" <-> "jetzt" muss man auch bedenken, dass man früher keine Computer hatte, sondern alles an optischen Bänken "ausprobieren" musste - das hat vieles deutlich vereinfacht. Auch sind die Coatings erheblich besser geworden, und so weiter. Das macht natürlich eine bessere Korrektur von Abbildungsfehlern möglich als früher.

Vergleicht es einfach mit Autos. Bei ca. 1000nM Drehmoment im Straßensportwagen bekommen die Ingenieure echte Probleme. Warum? Weil der Motor das Getriebe zerreisst. Natürlich könnte man das Getriebe einfach größer bauen, vergleiche F1 - aber dann ist es so schwer, dass man keinen Vorteil mehr hat, im Straßenfahrzeug.

Und auch dort spielen die "Kosten" letztlich "keine" Rolle. Nur: wenns keiner kauft, bedeutet eben auch ein teures Auto => ein Verlustgeschäft.

 

[Rudeofus]

Die Frage, die dennoch bleibt, ist: ist das ein weiches Limit oder ein hartes Limit? Kommt man deshalb auf 24mm Startbrennweite, weil man alte Linsensysteme ein bisschen nachoptimiert hat (oder Fotografen heute mehr Geld locker sitzen haben), oder ist fundamental neue Technologie eingesetzt worden (z.B. Asphären, ...), die 24mm erst möglich machten?

Im einen Fall bleibt's wohl bei 24mm, bis irgendein Hersteller mit 20mm-xxx Zooms kommt und dann alle in den "Ich auch"-Rausch fallen, im anderen Fall bis zum nächsten technischen Durchbruch.

 

[HelmutB]

Beim Vergleich "früher" <-> "jetzt" muss man auch bedenken, dass man früher keine Computer hatte, sondern alles an optischen Bänken "ausprobieren" musste

Spätestens seit den Zeiten von Ernst Abbe (d.h. seit dem letztes Drittel des 19. Jahrhunderts) werden Objektive berechnet und nicht durch "Pröbeln" entworfen. Das Berechnen war vor dem Computerzeitalter allerdings eine aufwändige Angelegenheit, und es gab bis in die zweite Hälfte des 20. Jhdts. hinein den Beruf des "Optikrechners". Das waren Menschen, die in großen Gruppen nicht weiter machten als Rechnen, was ihnen von den Entwicklern vorgegeben wurde - in jüngerer Zeit dann auch mit Hilfsmitteln, wie mechan. Rechenmaschinen.
Zoom-Objektive wären unter solchen Bedingungen wohl nicht möglich gewesen, aber gute Festbrennweiten wurden auch damals schon entwickelt.


Helmut

 

[HtPC]

Hmm, nicht wirklich. Mit den kleineren Spiegeln der Crop-Formate ist mehr Luft hinter der Bajonettebene entstanden, die man bei Canon z.B. EF-S schimpft.

Langer Rede kurzer Sinn: ein doppel-Gauss mit kürzerer Brennweite als 50 mm wäre z.B. für EF-S durchaus möglich, *wie* kurz, das kann ich leider nicht sagen.

Olympus macht es den anderen doch schon vor: ein 25mm-Pancake trotz des in Relation zum Sensorformat relativ großen Auflagemasses:
http://theonlinephotographer.typepad.com/the_online_photographer/2008/03/olympus-pancake.html

Das bedeutet aber auch, das das Bajonett neu gestaltet werden muß, um zu verhindern, das Optiken mit größerem Auflagemaß nur über Adapter Verwendung finden.

Bei einem EF-S von Canon oder DX von Nikon mit durchaus kleinerem Auflagemaß um 32mm beraubt man sich allerdings um die Nutzungsmöglichkeit des tieferen Spiegelkastens. Denn hinter dem Spiegel liegen ja AA-Filter und "Sauberman", für die dann kein Platz mehr wäre. Daher ist auch das Auflagemaß bei Olympus nicht sehr weit unter 39mm gewählt.

Eine "Einfachsystem" ohne Rüttler und sehr dünnem AA-Filter, hätte den Vorteil symmetrische / unsymmetrische Licht starke Gauss Typen um 30mm bieten zu können.
In engen Grenzen auch etwas unterhalb des Auflagemaß, wie man am 35mmMacro und dem 25m Pancake von Olympus sehen kann. Nur wirklich Licht stark sind die Optiken nicht.
Den wirkliche Lichtstärke ist nur oberhalb der Bilddiagonalen/Auflagemaß mit den Gauss-Typen möglich.
Beim KB ist das größer 43mm. Die zweite Einschränkung ergibt sich dann durch das Auflagemaß, das beim KB-Formaten üblich zwischen 42mm Canon FD und 44,5 für Pentax, 46,5 für Nikon und maximal 47mm bei Leica ergab.

Mit Abstand kleinstes SLR Auflagemaß besaß das Konica System mit 40,5mm, das dann auch eine 40/1,8 er möglich machte.
http://www.buhla.de/Foto/Konica/Objektive/40_18.html
Also eine hohe Lichtstärke unter der Länge der Bilddiagonalen und mit Hilfe einer preiswerten und einfachen Gauss-Rechnung.
Liegen die berühmten Pentax Pancakes mit der Brennweite nicht alle um ihr Auflagemaß ?
Dann sollte das Hexanon das einzige sein was nicht nur das Auflagemaß, sondern auch die Bildiagonale als lichtstarker Gauss-Typ unterschreitet.

 

[Mi67]

Das bedeutet aber auch, das das Bajonett neu gestaltet werden muß, um zu verhindern, das Optiken mit größerem Auflagemaß nur über Adapter Verwendung finden.

Bei einem EF-S von Canon oder DX von Nikon mit durchaus kleinerem Auflagemaß um 32mm beraubt man sich allerdings um die Nutzungsmöglichkeit des tieferen Spiegelkastens. Denn hinter dem Spiegel liegen ja AA-Filter und "Sauberman", für die dann kein Platz mehr wäre. Daher ist auch das Auflagemaß bei Olympus nicht sehr weit unter 39mm gewählt.

Dass Olympus ein relativ langes Auflagemass gewählt hat, liegt aber mehr an der Selbstverpflichtung, "Sensor-seitig telezentrische" Objektive haben zu wollen.
Bei DSLRs mit "klassischerem" Hintergrund (Canon, Nikon, Pentax, Sony, ...) wird das AA-Filter wegen der gewachsenen Sensorauflösung nun auch immer dünner, und nicht immer rüttelt das Filter den Staub beiseite, sondern gelegentlich auch der Sensor selbst. Unterm Strich werden die Strukturen, die dem Sensor vorgelagert sind, eher wieder dünner. Als Minimum bleiben bei einem 1,5x-Crop sagen wir mal ca. 2 mm als Hotmirror, AA-Filter, Staubrüttler hinter dem Verschluß und ca. 18 mm für den Schwingspiegel vor dem Verschluß. Die Summe der Bautiefe jener Komponenten, die bei einer DSLR mit Reflexsucher vor dem Sensor liegen *müssen*, beträgt also gerade mal 20 mm. Der Bau von Gauss-Typen, die die neuen, geschrumpften Sensordiagonalen befeuern wird also weniger durch die Bauelemente der DSLR limitiert, als vielmehr durch die auszuleuchtende Sensordiagonale selbst. Beträgt diese nur noch 27-29 mm, so sollte ein lichtstarkes 30/1.8 oder auch 30/1.4 in doppel-Gauss-Bauweise produzierbar sein. Womöglich halten sich die Hersteller dennoch damit zurück, weil man die Nachteile solcher Konstruktionen (Koma, Astigmatismus, Bildfeldkrümmung, Nahleistung) bei den heutzutage enorm gestiegenen "Ansprüchen" nicht mehr riskieren mag. "Früher" war jedem klar, dass ein 50/1.4er in Offenblende kräftig vignettiert und einen unscharfen Schleier über die abgebildeten Strukturen wirft. Heutzutage mag kaum jemand so etwas noch akzeptieren.

Rein bautechnisch gibt es aber keine harten Hindernisse, bei der allgemeinen Strukturschrumpfung auch ein parallel geschrumpftes Normalobjektiv zu konstruieren.

 

[HtPC]

Dass Olympus ein relativ langes Auflagemass gewählt hat, liegt aber mehr an der Selbstverpflichtung, "Sensor-seitig telezentrische" Objektive haben zu wollen.
-.-.-
Unterm Strich werden die Strukturen, die dem Sensor vorgelagert sind, eher wieder dünner. Als Minimum bleiben bei einem 1,5x-Crop sagen wir mal ca. 2 mm als Hotmirror, AA-Filter, Staubrüttler hinter dem Verschluß und ca. 18 mm für den Schwingspiegel vor dem Verschluß. Die Summe der Bautiefe jener Komponenten, die bei einer DSLR mit Reflexsucher vor dem Sensor liegen *müssen*, beträgt also gerade mal 20 mm.
.....

Beträgt diese nur noch 27-29 mm, so sollte ein lichtstarkes 30/1.8 oder auch 30/1.4 in doppel-Gauss-Bauweise produzierbar sein.

Nein.

Vom Sensor aus sind es:

1-3mm für Microlinsen und AA Filter
+
1-2mm für den Staubrüttler
+
Höhe des Sensors (13mm FT; 15mm APS_C; 23mm KB) +2-3mm für die Drehachse des Spiegels.
Oder
+
minimalstens die Länge der Bilddiagonale aus dem Quadrat der kleinsten Seitenlänge des Sensors, bei 100% Suchern.
Beispiel KB: Sqrt [23,5²mmx 23,5²mm]=ca. 33mm)

Da der Spiegel über seine Diagonale entweder gekürzt sein muß(kein 100% Sucher mögl) oder die Bautiefe um den Unterschied zwischen Bild(Sensor)Höhe und Diagonale verlängert, ergibt sich für das KB ohne Rüttler schon 40mm als minimal kürzeste Bautiefe des Auflagemaß.
Siehe auch Auflagemaß Konica, mit 40,5mm!
Kommen noch Rüttler,Saubermann und AA-Filter hinzu (Verschlußbautiefe bleibt gleich) bleibt es bei einem Auflagemaß von minimal 39mm für FT oder 44mm für KB.

Daher musste Canon ja auch das relativ kurze FD Auflagemaß von 42mm aufgeben, während Nikon beim langen Maß von 46mm bleiben konnte.
Denn zur analogen minimal Bautiefe (42mm an KB mit 100%Sucher der F1) kommt dann beim digitalen Modell ja minimalstens noch der AA-Filter hinzu!
Das erneut zu kurz gewählte Auflagemaß, macht dann gerade noch den Saubermann möglich, zwingt aber den IS ins Objektiv.

 

[Mi67]

Nein.
Vom Sensor aus sind es:
1-3mm für Microlinsen und AA Filter +
1-2mm für den Staubrüttler +
...

Wenn Du mir jetzt noch den Unterschied zwischen 2 mm und 1 mm + 1 mm erklären könntest, dann würde ich Dein barsches "nein" vielleicht auch verstehen ...

Übrigens: Microlinsen sind .... micro.

Höhe des Sensors (13mm FT; 15mm APS_C; 23mm KB) +
2-3mm für die Drehachse des Spiegels.

... bzw. hier den Unterschied zwischen 18 mm und 15 mm + 3 mm.
Wobei ich als Spiegelhöhe vielleicht auch noch etwas mehr annehmen würde, damit auch ein 800/5.6 noch die Mattscheibe ganz ausleuchtet.

Oder
+
minimalstens die Länge der Bilddiagonale aus dem Quadrat der kleinsten Seitenlänge des Sensors, bei 100% Suchern.
Beispiel KB: Sqrt [23,5²mmx 23,5²mm]=ca. 33mm)

Da der Spiegel über seine Diagonale entweder gekürzt sein muß(kein 100% Sucher mögl) oder die Bautiefe um den Unterschied zwischen Bild(Sensor)Höhe und Diagonale verlängert, ergibt sich für das KB ohne Rüttler schon 40mm als minimal kürzeste Bautiefe des Auflagemaß.
Siehe auch Auflagemaß Konica, mit 40,5mm!
Kommen noch Rüttler,Saubermann und AA-Filter hinzu (Verschlußbautiefe bleibt gleich) bleibt es bei einem Auflagemaß von minimal 39mm für FT oder 44mm für KB.

Daher musste Canon ja auch das relativ kurze FD Auflagemaß von 42mm aufgeben, während Nikon beim langen Maß von 46mm bleiben konnte.
Denn zur analogen minimal Bautiefe (42mm an KB mit 100%Sucher der F1) kommt dann beim digitalen Modell ja minimalstens noch der AA-Filter hinzu!
Das erneut zu kurz gewählte Auflagemaß, macht dann gerade noch den Saubermann möglich, zwingt aber den IS ins Objektiv.

Was soll jetzt der lange Sermon mit KB? Es geht hier doch nicht darum, ob, dass oder dass nicht ein hoch lichtstarkes doppel-Gauss für KB-Format möglich wäre. Es geht darum, ob und warum so etwas nicht in geschrumpfter Form für kleinere Sensoren konstruiert werden könnte.

Simple Antwort darauf: Skaliere ich eine KB-Kamera herunter, so lassen sich auch deren Objektive mit herunterskalieren. Prinzipiell (!) wäre also auch ein 30/1.8 oder ein 35/1.4 für 1,5(1,6)-fach Crop bzw. ein 25/1.4 für Four Thirds möglich. Real ist es nur aus dem Grund bei Four Thirds kaum möglich, weil deren Spezifikationen eine so knappe Annäherung des Rückelementes an die Sensorebene nicht vorsehen. Bei 1,5(1,6)-fach Crop ist vielleicht auch noch nicht eine maximale Raumkompression im Spiegelkasten und hinter dem Verschluss geschehen. Ob und falls ja dann wie viele mm dort noch "zu holen" sind, ist mir nicht bekannt. Klar aber ist, dass man nicht eine erneute Modellinkompatibilität riskieren will, nur um ein 30/1.8, an dem man als sub-100-Euro-Liebhaberobjektiv kaum verdienen würde, am Markt platzieren zu können.

 

[Der Junge mit der Nikon]

Mit Abstand kleinstes SLR Auflagemaß besaß das Konica System mit 40,5mm, das dann auch eine 40/1,8 er möglich machte.

Man sollte sich mal davon trennen, das Auflagemaß als Grenzwert zu betrachten. Die hinterste Linse kann durchaus über das Bajonett herausragen und tut dies auch in einigen Fällen.

Nikon hat übrigens zu AI-S-Zeiten weiter in den Spiegelkasten hiniengebaut als heute. Da sind beim Übergang zu AF anscheinend die internen Spezifikationen geändert worden. Nachzulesen ist dies in der Anleitung zu den Kodak-DSLRs auf F5-Basis. Diese haben einen IR-Filter vor dem Spiegel und somit noch weniger Platz als Kleinbildkameras. Das führt dazu, dass einige nicht-AF-Nikkore (nicht aber DX-Nikkore) den Ausbau des IR-Filters erfordern.

 

[HtPC]

Also

1-3 sind ein bis drei mm für... da ich die wirklichen Maße nicht kenne.

Die Diagonale , sprich der 45° geneigte Spiegel ist länger als die Tiefe des Hochformats, bei hochgeklapptem Spiegel. Wenn dieser einem 100% Sucher dienen soll.
Daher ist die Bautiefe des Spiegelkastens länger als die der kleinsten Formathöhe.
Das habe ich am KB Format beispielhaft erklärt.

Die miniamlen 40mm des KB analog gelten aber für für das digitale nicht, da A-Filterbautiefe und Saubermann und der IS noch die Bautiefe vergrößern.

Mithin kann es für das APS-C schon nicht wesentlich kleiner sein, als für das noch kleinere FT-Format.

Und selbst bei einer Grenze unter 38mm, sagen wir um 35mm für das APS-C, wäre der Grenzwert für das Gauss-Normalobjektiv auch nur um deren Bilddiagonale.

Ob 35mm für APS-C oder 50mm für KB der Grenzwert ist doch den gleichen Randbediengungen unterworfen.
Da Canon und Nikon aber nicht auch noch wirklich neue Rechnungen, für ein neues Auflagemaß machen wollen, und auch kein neues Bajonett mit Dx und EF-S eingführt haben, wird es kein lichtstarkes Gauss-Normalobjektiv fürs APS_C geben können.

 

[Mi67]

1-3 sind ein bis drei mm für... da ich die wirklichen Maße nicht kenne.

Dann etwas Hilfestellung (Maße in mm für die komplette Kombi aus Hotmirror, AA-Filter und Schutzsubstraten):
- Canon D60: 1,3 mm
- Canon 30D: 2,45 mm
- Canon 5D: 1,45 mm
Quelle:
https://www.dslr-forum.de/showthread.php?t=178557

Als Staubrüttler kann der Hotmirror verwendet werden, so dass sich das benötigte Mass nur um den notwendigen Luftspalt vergrößert. Der Rest ist ja quasi-fest und inniglich mit dem Sensor mit dessen Farbmaske und Mikrolinsen verbunden.

Dadurch, dass in den planen Schichten das Licht weniger rasch zum Fokus konvergiert, bekommt man übrigens noch etwas Baudistanz hinzugeschenkt.

Die Diagonale , sprich der 45° geneigte Spiegel ist länger als die Tiefe des Hochformats, bei hochgeklapptem Spiegel. Wenn dieser einem 100% Sucher dienen soll. Daher ist die Bautiefe des Spiegelkastens länger als die der kleinsten Formathöhe. Das habe ich am KB Format beispielhaft erklärt.

Dito., wobei der Punkt mit dem 100%-Sucher so nicht stimmt. Es ist das kleinste aller Probleme, die Mattscheibe auf 100%-Größe zu verbauen, der Grund, warum 100%-Sucher so selten sind, liegt eher in der die Suchermattscheibe abbildenden Optik und deren Justagegenauigkeit. Der Spiegel sollte nur deswegen nicht kleiner sein als die Mattscheibe, weil Objektive mit extrem langer Brennweite oder hoch lichtstarke Teleobjektive wirklich den gesamten Spiegelkasten ausleuchten müssen und einen relativ parallelen ("Telezentrischen") Strahlengang aufweisen.

Restkommentar kommt nach dem Abendessen ...

 

[Mi67]

Die miniamlen 40mm des KB analog gelten aber für für das digitale nicht, da A-Filterbautiefe und Saubermann und der IS noch die Bautiefe vergrößern.
Mithin kann es für das APS-C schon nicht wesentlich kleiner sein, als für das noch kleinere FT-Format.

Wenn das FT-Format die Räume vor dem Sensor auch noch etwas komprimieren würde, dann ginge das selbst dort. FT ist kein Maßstab für das Auflagemass. Ich sagte ja bereits, dass das Format-bezogen erstaunlich große Auflagemass eher ein Abbild der Optikphilospophie (Sensor-seitige Telezentrizität) denn der technischen Notwendigkeit ist.

Und selbst bei einer Grenze unter 38mm, sagen wir um 35mm für das APS-C, wäre der Grenzwert für das Gauss-Normalobjektiv auch nur um deren Bilddiagonale.

Ob 35mm für APS-C oder 50mm für KB der Grenzwert ist doch den gleichen Randbediengungen unterworfen.
Da Canon und Nikon aber nicht auch noch wirklich neue Rechnungen, für ein neues Auflagemaß machen wollen, und auch kein neues Bajonett mit Dx und EF-S eingführt haben, wird es kein lichtstarkes Gauss-Normalobjektiv fürs APS_C geben können.

Bitte nicht Auflagemass und minimalen Rückelement-Sensorabstand gleichsetzen! Doppel-Gausser sind sehr simple Konstruktionen, die in der Regel mit reiner Auszugs-Fokussierung arbeiten. Da dies nur sehr wenig Mechanik erfordert, wäre eine Optik mit relativ weit in den Spiegelkasten hineinragendem Rückelement unschwer denkbar. Bei welchem mm nun exakt Schluss sein mag, grenzt nun natürlich an Glaskugel-Raterei. Ein 35/1.8 doppel-Gauss wäre ja bereits genau das, was sich der OP als preisgünstige Konstruktion für 1,5(1,6-fach) Crop für APS-C gewünscht hätte. Mit 35/2 sollte es vielleicht als doppel-Gauss bei APS-C in jedem Fall noch hinhauen, wenn alle Räume vor dem Sensor konsequent komprimiert sind.

Neue Rechnungen müsste man sogar noch nicht einmal machen. Doppel-Gauss ist schon so kreuz und quer durchberechnet, dass man vorhandene Rechnungen aus Schublade ziehen und ggf. nur etwas verkleinern müsste. Das Bajonett dafür zu wechseln, wäre natürlich weder sinnvoll noch nötig. Ein Rückelement für ein symmetrisches 35/2 Doppel-Gauss (mit ca. 18-19 mm Durchmesser) müsste man dafür halt noch etwas weiter *im* Spiegelkasten versenken können.

 

[HtPC]

Alles richtig und dem stimme auch zu, nur sind die passenden Verwechselungsicheren Bajonette und kürzeren Auflagemaße nicht zu kaufen. Gerade C und N hätten das doch bei der Einführung der Dx / Ef-s Objektive bei den Gehäusen machen können. Sony dito.
C, N, und S bleiben bei ihren Systemen, um die vermeintliche Verwendbarkeit nicht offensichtlich einschränken zu müssen.
Vordergründig überall passend, ist für die Werbung wirksamer, als ein preiswertes "Normalobjektiv" für APS-C, das die Masse eh nicht will oder kauft.

 

[kentsfield]

Vergleicht es einfach mit Autos. Bei ca. 1000nM Drehmoment im Straßensportwagen bekommen die Ingenieure echte Probleme. Warum? Weil der Motor das Getriebe zerreisst. Natürlich könnte man das Getriebe einfach größer bauen, vergleiche F1 - aber dann ist es so schwer, dass man keinen Vorteil mehr hat, im Straßenfahrzeug.

Und auch dort spielen die "Kosten" letztlich "keine" Rolle. Nur: wenns keiner kauft, bedeutet eben auch ein teures Auto => ein Verlustgeschäft.

Kann ich so nicht unterstützen.


Auch Strassensportwagenhersteller müssen extrem auf die Kosten schauen.


Wieso?


Sportwagen werden in kleinen Stückzahlen hergestellt, deshalb sind fast keine Skaleneffekte realisierbar.

D.h. um auf eine ähnliche Rendite wie bei Kleinwagen zu kommen, müssen auch Sportwagenhersteller genauso auf die Kostenseite schauen.


Gruss

 

[Matthis]

Die miniamlen 40mm des KB analog gelten aber für für das digitale nicht, da A-Filterbautiefe und Saubermann und der IS noch die Bautiefe vergrößern.

Kannst Du mal erklären, wieso "Saubermann" und "IS" die Bautiefe vergrössern? Für beides (Staubrütteln/SR) wird der Sensor selber in Bewegung versetzt. Da ist nichts vor dem Sensor.

 

[crizmess]

Kannst Du mal erklären, wieso "Saubermann" und "IS" die Bautiefe vergrössern? Für beides (Staubrütteln/SR) wird der Sensor selber in Bewegung versetzt. Da ist nichts vor dem Sensor.

Sagen wir es mal so:
Bei dem zur Zeit empirisch noch effektivsten Verfahren vibriert eine Glas-Menbran vor dem Sensor in der Richtung der optischen Achse.

Eine solche Konstruktion scheint sehr effektiv zu sein, wenn man keine bedenken hat einen Sensorchip in Richtung der optischen Achse durchzubiegen, darf man den Platz für einen Staubrüttler vernachlässigen.

criz.