Unterschiedlicher Bildausschnitt bei gleicher Brennweite

[bulle.sw]

Wenn ich das Nikon 50mm 1.8f (FX) an meine D7100 stecke, habe ich den gleichen Bildausschnitt wie bei einem 55-300mm-Objektiv (DX) auf 75mm-Einstellung.

Nein, hast du nicht!

50mm Brennweite sind und bleiben 50mm Brennweite, egal ob es sich um ein FX- oder DX-Objektiv handelt. Das Bild einer 50mm Brennweite ist an einer DX-Kamera immer das gleiche, egal ob es sich um ein FX-Objektiv oder ein DX-Objektiv handelt.

Die Brennweitenangaben auf den Objektiven beziehen sich immer auf eine fokusierung auf Unendlich und können im Nahbereich mehr oder weniger abweichen.

 

[eisblume116]

Die Brennweite am langen Ende des Sigma verkürzt sich im Nahbereich auf ca. 38 mm, das könnte hinkommen.

Wow, das ist aber erheblich. Gut, stören sollte es mich erst mal nicht, da ich das ja durch meine fb wett machen kann.
Diese Verkürzung im Nahbereich. Was macht da das Sigma dann anders als im Unendlichen? Technisch kann es ruhig erklärt werden, bin da nicht komplett auf den Kopf gefallen

Edit: bulle.sw - der unterschied zwischen den beiden formaten ist doch nur eine tiefere Bauform (zum. Bei canon) und der Abbildungsbereich des Objektives, oder? Beim Aps-c wird der Rand nicht mehr mit abgebildet, da es schlichtweg aufgrund der Sensorgröße nicht nötig ist. Liege ich da richtig?

 

[Gast_324133]

Worauf ich hinauswollte war:
Wenn ich das Nikon 50mm 1.8f (FX) an meine D7100 stecke, habe ich den gleichen Bildausschnitt wie bei einem 55-300mm-Objektiv (DX) auf 75mm-Einstellung.

Sollte das so sein, dann liegt es an der besagten Brennweitenverkürzung im Nahbereich. 50mm sind 50mm. Cropfaktoren werden bei der Bezeichnung von Wechselobjektiven nicht berücksichtigt, es werden die echten, physikalischen Brennweiten angegeben - und zwar wie schon gesagt die, die bei Fokussierung auf unendlich erreicht werden.

Edit: bulle.sw - der unterschied zwischen den beiden formaten ist doch nur eine tiefere Bauform (zum. Bei canon) und der Abbildungsbereich des Objektives, oder? Beim Aps-c wird der Rand nicht mehr mit abgebildet, da es schlichtweg aufgrund der Sensorgröße nicht nötig ist. Liege ich da richtig?

Bin kein schwarzbunter Bulle, aber trotzdem: völlig korrekt.

Stichworte zur Brennweitenverkürzung: Auszugs- vs. Innenfokussierung. Grob gesagt: bei letzterer verändert sich beim fokussieren die Brennweite, weil die Linsen im Objektiv ihre Lage relativ zueinander verändern.

 

[TVKC]

Worauf ich hinauswollte war:
Wenn ich das Nikon 50mm 1.8f (FX) an meine D7100 stecke, habe ich den gleichen Bildausschnitt wie bei einem 55-300mm-Objektiv (DX) auf 75mm-Einstellung.

Nein, da irrst du dich, genau das ist ja falsch. 50mm eines FX-Objektives entsprechen 50mm eines DX-Objektives. Wenn du ein DX 18-105 auf 100mm stellst musst du beim FX 55-300 auch auf 100mm stellen, um das gleiche Bild zu bekommen.

Die Vergleiche, die du anstellst, sind nur dann gültig, wenn die Sensoren unterschiedlich groß sind, also wenn man zwischen Vollformat-Kameras und und APS-C-Kameras vergleicht. Nur dann muss man Brennweiten umrechnen.

 

[whr_]

Das ist mir schon klar, aber warum ist es bei gleicher Brennweite so ein doch recht starker unterschied zwischen verschiedenen Optiken?

Es ist eben NICHT mehr die gleiche Brennweite im Nahbereich.

Das ist mir schon klar, aber warum ist es bei gleicher Brennweite so ein doch recht starker unterschied zwischen verschiedenen Optiken? Zumal es bei den beiden Zooms nahezu gleich ist und bei fb größer abbildet.

Kurzversion: einfach die Objektive nachrechnen.

Langversion: je größer der Zoomfaktor, desto mehr Kompromisse in der Auslegung der Optik. Brennweiteverkürzung im Nahbereich ist einer davon. Bei Suppenzooms 18-2XX ist das noch schlimmer.

Nicht alle 50er FB sind auszugsfokussiert (da ändert sich in der Tat die Brennweite konstruktionsbedingt gar nicht), aber auch bei innenfokussierten FBn ist die Brennweiteverkürzung meist geringer als bei Zooms.

1:1-Makros verkürzen auch sehr deutlich wegen des extremen Nahbereichs.

 

[FT150]

1:1-Makros verkürzen auch sehr deutlich wegen des extremen Nahbereichs.

Aber nur, wenn sie innenfokussiert sind.
Es gibt (oder gab) durchaus auch auszugsfokussierte 1:1-Makroobjektive, z.B. das Kiron 90/2.5

 

[whr_]

Natürlich ändert sich bei auszugsfokussierten Objektiven die Brennweite nicht, da keine Linsen gegeneinander verschoben werden, egal was für ein Objektiv es ist.

Aber Auszugsfokussierung ist heute sehr exotisch. Z. B. im aktuellen (neu zu kaufenden) Nikon-Objektivprogramm gibt es noch genau drei (von ca. 60) auszugsfokussierte Objektive - AF 50/1,8 D, AF 50/1,4 D, und AF 35/2 D - die alle drei aber auch schon einen innenfokussierten Nachfolger haben.

Bei Makroobjektiven wirkt eine Brennweiteverkürzung typischerweise stärker als bei Nicht-Makros, wegen der stärkeren Änderung der optischen Anordnung.

 

[01af]

Was macht da das Sigma dann anders als im Unendlichen? Technisch kann es ruhig erklärt werden, bin da nicht komplett auf den Kopf gefallen.

Erstens – laß dir keinen Schwachsinn einreden in der Richtung, daß an derselben Kamera einige 50er "wie ein 75er" funktionieren und andere nicht. Wer so etwas behauptet, ist komplett auf den Kopf gefallen

Zweitens – Fotoobjektive halten so gut wie niemals ihre Nennbrennweite exakt ein. Deutsche und internationale Industrienormen erlauben eine Abweichung von bis zu ±6 % vom Nennwert. Festbrennweitige Weitwinkel- und Standardobjektive sind stets um eine Kleinigkeit länger als ihr Nennwert, lange Teleobjektive etwas kürzer. Am präzisesten halten für gewöhnlich kurze bis mittlere Teleobjektive ihren Nennwert ein. 50-mm-Standardobjektive für Kleinbildformat haben in der Regel eine wahre Brennweite zwischen 51 und 52 mm. Bei Zoomobjektiven ist die kürzeste Brennweite immer um einen Tick länger, die längste Brennweite stets eine Spur kürzer als die jeweiligen Nennwerte – egal, ob es Weitwinkel-, Standard- oder Telezooms sind. Ein 17-50 dürfte also in Wirklichkeit wohl eher ein 17,5-48,5 mm oder so ähnlich sein.

Damit vergleicht du also ein 48,5-mm-Objektiv gegen ein 51,5-mm-Objektiv. Die (geschätzten) rund 3 mm Differenz machen effektiv einen größeren Unterschied, als man intuitiv glauben möchte.

Und dazu kommt drittens, daß Zoom und Festbrennweite unterschiedlich fokussieren, was die Differenz im Nahbereich noch weiter vergrößert. Um das zu verstehen, bedarf es eines Blickes auf die sog. "Dünne-Linsen-Formel", auch Einfache Linsenformel genannt. Sie lautet:

1/f = 1/b + 1/g

Dabei ist f = Brennweite, b = Bildweite und g = Gegenstandsweite. Und auch wenn ein reinrassiger Mathematiker vielleicht nicht ganz einverstanden wäre, kann man in der Praxis der Einfachheit halber 1/0 = unendlich und 1/unendlich = 0 annehmen, so wie es die Physiker tun.

Wie man sofort sieht, muß bei unendlicher Gegenstandsweite f = b sein. Tatsächlich ist die Brennweite genau so definiert: Es ist die Bildweite bei Fokussierung auf unendlich. Und bei einer Gegenstandsweite kleiner als unendlich muß f < b sein. Kannst du folgen?

Will man also auf eine kürzere Entfernung (kleineres g) fokussieren, so muß man entweder f reduzieren oder b vergrößern. Nun, und das Zoom tut ersteres, und die 50er Festbrennweite tut letzteres. Dadurch vergrößert sich der Brennweitenunterschied im Nahbereich noch weiter. Mit anderen Worten: die Brennweiten sind eben nicht gleich.

 

[eisblume116]

Vielen Dank für die ausführliche Beschreibung. Zu der Frage, ja ich konnte folgen.
Und in der Mathematik kommt übrigens das gleichsetzen mit der Annäherung an einen Wert, dem Limes. Daher macht der Physiker, oder auch ich als (fast) Ingenierin, da nicht so viel verkehrt.
Deine Erklärung hat mir also einiges an Verständnis mitgebracht.
Das einzige, was noch fehlen würde, wäre eine Erklärung, woraus die Brennweitenveränderung resultiert. Die Din etc. Grenzt ja nur die Größe der Toleranzen ein,
Ist es schlichtweg ein Problem durch Fertigungstoleranzen im Prozess oder tatsächlich eine Toleranz durch die Funktionsweise?

 

[Xipho]

da bei KB und APSC der Spiegelkasten recht gross ist, ist es leichter bei Normalobjektiven ein paar mm Brennweite mehr zu nehmen. Wird die brennweite merklich kürzer, muss man eine Retrofokus- bauweise machen mit Aufwand und verzeichnungsnachteilen.
Deshalb waren die alten lichtstarken Objektive (alle auszugsfokussierte planare etc )meistens eher 55 und 58mm.
Nur die Lichtschwachen Tessare (pankakes) waren 45 mm, hat gerade noch ans Auflagemass gepasst.

50 mm sind halt "üblich", und so schauen eben die meisten Hersteller mit ihren 50+x noch innerhalb der Norm zu sein. Ausnahme ist zb das neue 1.4/55 von Pentax oder das Otus.

Die Kamerabajonette geben halt um 45-48mm Auflagemass vor. was ein Nicht-Retrofokus-WW bedeutet, sieht man an dem 2.8/35 Biogon für die Contax (Messucher), da schrammt die Hinterlinse praktisch am verschluss...
Und das 50er Sonnar gabs bei Zeiss nie an den Spiegelreflexen, da hat die Schnittweite nicht gepasst. Deswegen waren die lichtstarken 50er an der Contarex dann Planare. das Planar ist eine viel ältere Rechnung als das Sonnar, war aber unvergütet nicht gut wegen zu wenig Kontrast.

 

[Manni1]

Zunächst einmal: muss euch enttäuschen, aber ich bin weiblich

So schlimm ist das nun auch wieder nicht

.. woraus die Brennweitenveränderung resultiert... Ist es schlichtweg ein Problem durch Fertigungstoleranzen im Prozess oder tatsächlich eine Toleranz durch die Funktionsweise?

Es ist keine Toleranz sondern konstruktionsbedingt. Bei den üblichen innenfokussierten Zooms sind Brennweite & Fokuspunkt voneinander anhängig.

 

[Gast_324133]

Ist es schlichtweg ein Problem durch Fertigungstoleranzen im Prozess oder tatsächlich eine Toleranz durch die Funktionsweise?

Die Abweichung bei der "Nennbrennweite", also z.B. real 51,5 mm statt der angegeben 50 mm bei Unendlichfokussierung sind absichtlich (oder vielleicht auch mehr oder weniger zufällig, weil es aufgrund anderer Vorgaben zur Größe o.ä. gerade so auskam) so konstruiert und dem Bemühen um eine gerade Zahl zur Bezeichnung geschuldet (ein Auto, dessen Typbezeichung auf 2,0 l Hubraum hinweist, hat auch eher selten genau 2.000 ccm).
Die Abweichung nach unten bei Fokussierung im Nahbereich ist eine andere Baustelle und beruht (wie schon kurz erläutert) auf der durch das Konstruktionsprinzip bedingten Veränderung bei innenfokussierenden Objektiven, wenn sich die Linsen gegeneinander verschieben. Eine Angabe der Brennweite bei anderen Entfernungen als "unendlich" ist nicht vorgesehen.
Mit Fertigungstoleranzen hat beides nichts zu tun.

 

[whr_]

Das einzige, was noch fehlen würde, wäre eine Erklärung, woraus die Brennweitenveränderung resultiert.

Es wär ein bischen leichter, wenn man wüsste, welche Kenntnisse man bei Dir voraussetzen kann und welche nicht.

• Ein mehrlinsiges optisches System läßt sich in achsnaher Näherung mit dem Modell der dünnen Linse beschreiben, wobei aber Bildweite und Gegenstandsweite nicht zum gleichen Punkt (bei der dünnen Linse deren Ort) gemessen werden, sondern zu zwei unterschiedlich liegenden Hauptpunkten auf der optischen Achse. Mit dieser Modifikation kann nach wie vor die Linsengleichung verwendet werden. Bildfehler werden damit natürlich nicht beschrieben.
• Die für dieses Modell nötigen drei Parameter (Brennweite, Lage des gegenstandsseitigen und des bildseitigen Hauptpunktes) hängen von dem Aufbau und der relativen Anordnung der Linsen zueinander auf komplizierte Weise ab.
• "Auszugsfokussierung" bedeutet, alle Linsen eines Objektivs sitzen in einem gemeinsamen Tubus fest zueinander und werden zum Fokussieren als Ganzes verschoben. Dabei ändern sich Brennweite und Lage der Hauptpunkte relativ zum Tubus nicht, aber die Bildweite, da der Tubus gegenüber der Bildebene verschoben wird. Das Canon 50/1,8 ist einer der letzten Dinosaurier mit Auszugsfokussierung.
• "Innenfokussierung" bedeutet, daß Front- und Rücklinse gegenüber der Bildebene fest stehen, aber andere Linsen oder Linsengruppen dazwischen (im Inneren des Objektivs) verschoben werden ("floating elements"). Dadurch ändern sich alle drei oben genannten Parameter, einschliesslich der Brennweite, aber auch die Bildweite durch die Verschiebung des bildseitigen Hauptpunkts.
• Andere Fokussierungsarten (Vordergruppen-, Hintergliedfokussierung, Auszugsfokussierung mit CRC) verhalten sich grundsätzlich wie die Innenfokussierung: das Objektiv verändert beim Fokussieren seine Eigenschaften, darunter die Brennweite.

Soweit eine sehr einfache Beschreibung.

 

[01af]

Das einzige, was noch fehlen würde, wäre eine Erklärung, woraus die Brennweitenveränderung resultiert.

Das funktioniert im Prinzip genau wie bei einem Zoomobjektiv. Nur daß die Brennweitenänderung zur Fokussierung nicht frei, sondern über mechanische Steuerkurven streng an die gewünschte Gegenstands- bzw. Bildweite gekoppelt ist. Um b zu verlängern, fährt einfach das komplette Objektiv ein Stück nach vorn. Um f zu verkürzen, wird quasi ein wenig gezoomt.

Im übrigen gibt's auch Mischformen der Fokussierung, wo also gleichzeitig f ein bißchen verkürzt und b ein bißchen verlängert wird ... Hauptsache, die Linsengleichung bleibt für jedes g erfüllt. Insbesondere viele Makroobjektive arbeiten so.

 

[kOa_Master]

AW: Re: Unterschiedlicher Bildausschnitt bei gleicher Brennweite

Will man also auf eine kürzere Entfernung (kleineres g) fokussieren, so muß man entweder f reduzieren oder b vergrößern. Nun, und das Zoom tut ersteres, und die 50er Festbrennweite tut letzteres. Dadurch vergrößert sich der Brennweitenunterschied im Nahbereich noch weiter. Mit anderen Worten: die Brennweiten sind eben nicht gleich.

Jetzt kommen evtl. bescheuerte Fragen:

Bisher bin ich davon ausgegangen, dass bei Festbrennweiten (abgesehen von Macros) zur Fokussierung das "gesamte" Objektiv, d.h. alle Linsengruppen verschoben werden (eben um b zu vergrössern/verkleinern).
Ist das grundsätzlich so, oder gibt es auch Festbrennweiten, bei denen nur einzelne Gruppen bewegt werden?
Was sind die massgeblichen Gründe?

Als Beispiel gibt es ja riesige Trümmer wie ein Sigma Art 50mm f/1.4 - und dann solche Mini-Dinger wie ein Canon EF 40mm f/2.8 (bei welchem ja klar ersichtlich die ganze Optik verschoben wird).

Dementsprechend müsste es ja auch Festbrennweiten geben, die eine deutliche Brennweitenverkürzung haben - oder solche, bei denen beides kombiniert wird?

 

[Borgefjell]

Ich denke das ist u.a. eine Philosophie-Frage des Produzenten - ich habe neulich wieder mit meinem 80/4 Makro Food-Aufnahmen gemacht - jedesmal wenn ich scharf gestellt habe, musste der Bildausschnitt danach wieder angepasst werden, da die Brennweite sich recht stark verändert hat. Wenn das wichtig ist (u.a. ja für Film...), dann sollte man das vorher testen oder googlen, Stichwort ist focus breathing

 

[burkhard2]

AW: Re: Unterschiedlicher Bildausschnitt bei gleicher Brennweite

Dementsprechend müsste es ja auch Festbrennweiten geben, die eine deutliche Brennweitenverkürzung haben - oder solche, bei denen beides kombiniert wird?

Wie hier schon mehrfach geschrieben, die meisten aktuellen Festbrennweiten verändern f (und oft auch b). Grund ist hauptsächlich die AF-Geschwindigket. Um ein ganzes Objektiv schnell und präzise zu bewegen, wäre der mechanische Aufwand und auch das resultierende Gewicht einfach zu groß.

Vielleicht noch eine Anmerkung: wenn man nur f und nicht b verändert, bleibt der Bildwinkel beim Fokussieren gleich (insbesondere beim Filmen erwünscht). Bei alten Festbrennweiten mit Auszugsfokussierung (oder allgemein: wenn man b vergrößert) wird der Bildwinkel an der Nahgrenze kleiner, wenn b kleiner wird, wird der Bildwinkel größer.

L.G.

Burkhard.

 

[whr_]

AW: Re: Unterschiedlicher Bildausschnitt bei gleicher Brennweite

Bisher bin ich davon ausgegangen, dass bei Festbrennweiten (abgesehen von Macros) zur Fokussierung das "gesamte" Objektiv, d.h. alle Linsengruppen verschoben werden (eben um b zu vergrössern/verkleinern).

Das nennt sich Auszugsfokussierung. Der "Auszug" ist b-f.

Ist das grundsätzlich so, oder gibt es auch Festbrennweiten, bei denen nur einzelne Gruppen bewegt werden?

Zwei Beiträge über Deinem:

"Auszugsfokussierung" bedeutet, alle Linsen eines Objektivs sitzen in einem gemeinsamen Tubus fest zueinander und werden zum Fokussieren als Ganzes verschoben. Dabei ändern sich Brennweite und Lage der Hauptpunkte relativ zum Tubus nicht, aber die Bildweite, da der Tubus gegenüber der Bildebene verschoben wird. Das Canon 50/1,8 ist einer der letzten Dinosaurier mit Auszugsfokussierung.

Im aktuellen Nikon-Objektivprogramm sind von gut 40 verschiedenen AF-Festbrennweiten gerade noch 3 6 auszugskokussiert. Alle Drei davon in der Entwicklung mehr als 20 Jahre alt, die anderen drei sind im Brennweitebereich 50-58 mm. Spendier Deiner Vorstellung mal einen Update.

Was sind die massgeblichen Gründe?

Tele: viel zu große bewegte Massen für schnellen AF, großer Auszug nötig. Da ist man deshalb noch zur Manuell-Fokus-Zeit (>30 Jahre) gerne auf Hintergliedfokussierung gegangen.
WW und Makro: bessere Korrektur von Abbildungsfehlern über den ganzen Fokusbereich durch Auszugsfokussierung mit zusätzlichen Floating Elements- nennt sich CRC (close range correction) - auch schon zur MF-Zeit

Beide Gründe sowie billigere Mechanik sind auch heute maßgeblich für die Wahl von anderen Fokussierungsarten (Innen, Hinterglied, Frontgruppe) als Auszug.

 

[kOa_Master]

Jaja, das kommt halt davon, wenn man sich Dinge versucht vereinfacht vorzustellen um ein bisschen damit im Kopf zu rechnen
Optik aus der Physik im Studium war auch nicht gerade mein Lieblingsgebiet
Also, danke fürs *Upgrade*.

Jetzt frage ich aber trotzdem nochmals: Mein erwähntes Canon-Objektiv ist aber kein Dinosaurier, sondern ein relativ neues/aktuelles Objektiv. Noch keine zwei Jahre alt und wurde von uns auf einer Reise für die Foto- & Videoaufnahmen verwendet (leise & leicht).
Das ist doch ganz klar Auszugsfokussierend? Ich bezweifle massiv, dass da sonst noch irgendetwas passiert, wo auch?

Und dann nehmen wir halt von Nikon das 08/15 AF-S 50mm f/1.8 G
Wenn ich hier auf die Linsenkonstruktion/-anordnung schaue, welche Elemente bewegen sich da beim fokussieren? Gruppe 3 & 4? (1 bei der Austrittspupille, 6 beim Bajonett)

 

[burkhard2]

Und dann nehmen wir halt von Nikon das 08/15 AF-S 50mm f/1.8 G

Das ist auszugsfokussiert. Aber es ist halt eher die Ausnahme: wenn du mal bei http://www.photosynthesis.co.nz/nikon/specs.html#50fast die letzte Spalte für die aktuellen Objektive anschaust, dann sind nur die 50er und das 58er auszugsfokussiert, der Rest hat IF, RF, CRC. Steht auch bei Nikon bei den Beschreibungen der Einzelobjektive.

L.G.