wie kann ein objektiv f<1 haben?

[gregorius007]

hallo,

ich habe eine verständnisfrage:

wie kann man objektive bauen, die mehr licht "sammeln", als vorhanden ist? also mit f<1.0? ist es nur ein marketing gag?

http://www.meyer-optik-goerlitz.de/nocturnus-f095-35mm/

 

[Kamerahannes]

Hallo,

du hast das mit der Lichtstärke scheinbar falsch verstanden.
Die Lichtstärke beschreibt nicht eine Art "Wirkungsgrad" des Objektivs,
sondern nur das Verhältnis des Durchmessers der Eintrittspupille (also den Querschnitt der "Fläche", von der das Licht eingesammelt wird) zur Brennweite.

Genau genommen ist die Bezeichnung der Lichtstärke f/0,95 - also ein Bruch und beschreibt somit ein Verhältnis. Nämlich das Verhältnis von Öffnungsdurchmesser zu Brennweite.

edit:
Wenn die Lichtstärke (oder die Zahl unter dem Bruchstrich ) kleiner 1 ist, dann heist das nur, dass die Öffnung größer als die Brennweite ist. Das ist mWn. prinzipiell nicht begrenzt, aber bei großen Öffnungen und kurzen Brennweiten müssen die achsfernen Strahlen sehr stark gebeugt werden, was technisch irgendwann Probleme bereitet.

Grüße
Hannes

 

[graviton137]

Die f-Zahl beschreibt eigentlich nur das Verhältnis zwischen Brennweite und Durchmesser der Eintrittspupille des Objektivs. Man kann theoretisch noch um einiges weiter runtergehen als f/0.95.

Für den Film "Barry Lyndon" hat Stanley Kubrick eine Zeiss-Linse mit f/0,7 verwendet

 

[Jock-l]

... das war wenn ich mich an die damalige Ausstellung hier in Berlin richtig erinnere auch ein Selbstbau (da lagen einige umgebaute Sachen in Vitrinen).

 

[BastianK]

Wikipedia sagt: theoretisch ist bis zu f0.5 möglich (http://de.wikipedia.org/wiki/Lichtstärke_(Fotografie))

Das im Eröffnungspost genannte 50mm 0.95 ist übrigens (zum Teil gegen meine Erwartungen) ziemlich gut.
Zumindest dann, wenn das bei Meyer-Optik-Görlitz nicht verschlimmbessert wird
Kommt nämlich eigentlich von "ZhongYi Optics", wird aber meist unter "Mitakon" verkauft.

Hier gibts 3 Bilder an der A7 von vorletztem Wochenende von mir (alle bei 0.95):
https://www.flickr.com/photos/bastian_k/16904097923/
https://www.flickr.com/photos/bastian_k/17336593518/
https://www.flickr.com/photos/bastian_k/17524460005/

 

[PePeBe]

Das im Eröffnungspost genannte 50mm 0.95 ist übrigens (zum Teil gegen meine Erwartungen) ziemlich gut.

Im Eröffnungspost gehts nicht um ein 50/0,95

 

[Chevrette]

Wikipedia sagt: theoretisch ist bis zu f0.5 möglich

Wieso eigentlich soll das der theoretische Maximalwert sein? Wikipedia behauptet das einfach, ohne dies irgendwie zu begründen.

 

[jfied]

Im Eröffnungspost gehts nicht um ein 50/0,95

aber um ein 35mm für APS-C Sensoren gerechnet … also doch irgendwie 50mmm … duck&cover

 

[jochen53]

Hallo,
ein Objektiv mit f/0,5, das wäre eine Glaskugel, die den Durchmesser d = 2 x r hat und die Bild-/Sensorebene in einem Punkt berührt. Die mittlere Ebene (= Hauptebene) hat dann den Abstand r; r dividiert durch (2 x r) ergibt 1/2 = 0,5.

 

[anathbush]

Es gibt keinen feste Grenze, was an Lichtstärke noch geht. Das Problem ist, je breiter die Linse wird, umso mehr muss das Licht "um die Ecke" gelenkt werden. Wie stark das Funktioniert, hängt von den verwendeten Materialen ab (insofern gibt es für Glas XY natürlich schon einen Grenzwert, da es hier einfach Grenzen gibt).

Je stärker das Licht umgelenkt werden muss, umso mehr Probleme bekommt man damit, dass blaues und rotes Licht unterschiedlich stark gebeugt werden. Das muss dann wieder aufwändig mit vielen Linsen korrigiert werden. D.h. je mehr Lichtstärke Du bauen möchtest, umso stärker brechende Gläser und umso kompliziertere Objektivaufbauten benötigt man.

 

[01af]

Re: Wie kann ein Objektiv ein Öffnungsverhältnis größer als eins haben?

Es gibt keinen feste Grenze, was an Lichtstärke noch geht.

Doch, gibt es – hat jochen53 doch eben gerade erklärt. Und die Lichtstärke von 1:0,5 kann auch nicht wirklich erreicht, sondern allenfalls aproximiert werden. Die höchsten Lichtstärken, die je für praktische Anwendungen gebaut wurden, liegen so um 1:0,6 herum (aber nicht zum Fotografieren, sondern für industrielle Zwecke).

"Lichtstärke" als Begriff aus dem Fotografen-Jargon (also nicht als physikalischer Fachbegriff, wo er ganz etwas anderes bedeutet) läßt sich fast beliebig erhöhen, wenn man eine elektronische Restlichtverstärkung einsetzt und diese dann in eine "effektive Lichtstärke" umrechnet – z. B. eine 30fache Nachverstärkung liefert sozusagen fünf zusätzliche Blendenstufen. Das hat dann aber mit der optischen "Lichtstärke", also dem maximalen Öffnungsverhältnis, gar nichts zu tun.

Die (scheinbare) Blendenöffnung läßt sich hinsichtlich der Schärfentiefe mit einem Trick auf Werte von effektiv größer als 1:0,5 erhöhen, nämlich mit dem sogenannten Brenizer-Verfahren (siehe dort). Da geht's aber nur um die Schärfentiefe bzw. die Reduktion derselben im fertigen Bild und nicht etwa darum, auf kürzere Belichtungszeiten zu kommen. Schließlich wird hier die Blende nur scheinbar auf unmögliche Werte vergrößert.

 

[anathbush]

AW: Re: Wie kann ein Objektiv ein Öffnungsverhältnis größer als eins haben?

Doch, gibt es – hat jochen53 doch eben gerade erklärt.

Unsinn. Es kommt auf die Technik an, die man verwendet. Nimm man neben Linsen z.B. auch Spiegel, geht deutlich mehr. Das das dann u.U. nicht Praxisgerecht ist, ist eine andere Sache. Das z.Z. nicht viel mehr als f/1 drin ist, wenn man eine "gute" Abbildungsleistung in der Fototgrafie will ist wohl unbestritten. Aber es geht bei Kameraobjektiven "mehr" als f/0.5.

 

[Mi67]

AW: Re: Wie kann ein Objektiv ein Öffnungsverhältnis größer als eins haben?

Was in Sachen geometrischer Öffnung theoretisch und in der Praxis "geht", kann relativ einfach beschrieben werden:

A: Theoretische Limits

Bilde ich aus einem Punkt kommendes Licht ab, so gilt immer die Beziehung, dass maximal das gesamte, von diesem Punkt ausgehende Licht wiederum in einen Fokus gesammelt werden kann. Das wäre z.B. ein Brennpunkt in einem innenverspiegelten Ellipsoid, der in den zweiten Brennpunkt dieses Körpers projeziert wird. Das wäre dann eine "4-pi"-Projektion mit numerischer Apertur von 2 bzw. einer apparenten Öffnung von f/0.25.

Möchte ich eine Projektion aus dem hinteren Halbraum nicht zulassen z.B. weil ich eine flächige Projektion benötige und bin ich auf eine Projektion in Luft angewisen, dann reduziert sich das Ganze auf den vorderen Halbraum, der mit 2-pi (180°), also einer numerischen Apertur von 1 bzw. einer Öffnung von f/0.5 sein theoretisches Maximum erreicht.

Kann ich die Projektion in ein optisch dichteres Medium (Wasser, Glycerin, Öl, Harze, ...) verlagern, dann erhöht sich die max. erzielbare numerische Apertur um den Wert des Brechungsindexes (z.B. 1,33 für Wasser; 1,47 für fast reines Glycerin; 1,51 für Immersionsöl) und die max. erzielbare Öffnung liegt dann bei f/(0.5/1,33) = f/0.376 bis f/(0.5/1,518) = f/0.33

B: Praktische Grenzen

Wo tatsächlich die Grenzen liegen, zeigt die Mikroskopie, bei der Objektive unter konsequenter Opferung von Bildkreisdurchmessern bis nahe an die theoretisch vorgegebenen Grenzen hin getrieben wurden und werden:
Ein Luftobjektiv mit NA = 0,95 existiert (https://www.micro-shop.zeiss.com/?l=de&p=de&f=o&a=v&m=a&id=420661-9970-000) ebenso wie ein Wasserobjektiv mit NA = 1,3 (https://www.micro-shop.zeiss.com/?s=18418575815290e&l=de&p=de&f=o&a=v&m=s&id=420882-9970-720) oder ein Ölimmersionsobjektiv mit NA = 1,49 (https://www.micro-shop.zeiss.com/?s=18418575815290e&l=de&p=de&f=o&a=v&m=s&id=421190-9800-000). Mit Immersionsmedien besonders hoher Brechungsindices kommt man sogar noch ein wenig darüber. So z.B. auf NA = 1,57 (https://www.micro-shop.zeiss.com/?s=18418575815290e&l=de&p=de&f=o&a=v&m=s&id=420792-9771-000).

Wir sprechen also von realen (Mikroskop)-Objektiven mit f/0.52 - f/0.32.

Fordert man etwas größere Bildkreise, so landet man bei der Immersionslithographie und einer numerischen Apertur von 1,35, entsprechend einem Öffnungsverhältnis von f/0.37. Die Objektive sind für nur eine einzige Wellenlänge gerechnet, Manns-groß und kosten mehrere Mio € pro Stück:
http://wettengl.info/Blog/Dokumente/D119-ASML-Twinscan-Zeiss-Starlith.jpg

 

[Dipzero]

40mm f/0.33 existiert

http://petapixel.com/2013/08/06/carl-zeiss-super-q-gigantar-40mm-f0-33-the-fastest-lens-ever-made/

 

[messenger]

40mm f/0.33 existiert

http://petapixel.com/2013/08/06/carl-zeiss-super-q-gigantar-40mm-f0-33-the-fastest-lens-ever-made/

Nein, das ist ein Messe-Joke durch Zeiss, um die gegenseitig übertrumpfenden Konkurrenten eine lange Nase zu zeigen. Schöner Humor, das Objektiv funktioniert aber nicht. Teuer ist es natürlich trotzdem, weil solch ein Unikat für Sammler kaum bezahlbar ist.

Gruß messi

 

[Berlin]

AW: Re: Wie kann ein Objektiv ein Öffnungsverhältnis größer als eins haben?

"Lichtstärke" als Begriff aus dem Fotografen-Jargon (also nicht als physikalischer Fachbegriff, wo er ganz etwas anderes bedeutet) läßt sich fast beliebig erhöhen, wenn man eine elektronische Restlichtverstärkung einsetzt und diese dann in eine "effektive Lichtstärke" umrechnet – z. B. eine 30fache Nachverstärkung liefert sozusagen fünf zusätzliche Blendenstufen. Das hat dann aber mit der optischen "Lichtstärke", also dem maximalen Öffnungsverhältnis, gar nichts zu tun.

Beliebig, wenn es das Rauschen nicht gäbe.

 

[gregorius007]

ok, danke für die teilweise sehr ausführlichen erklärungen.

für mich war bisher die lichtstärke eines objektivs eher ein über-begriff von "welche menge an licht fange ich ein". das heißt, wie groß kann ich die blende öffnen, um möglichst viel licht einzufangen. je mehr, desto kürzer die belichtungszeit. das war der praktische anwendungsfall.

wieder was dazu gelernt...

 

[01af]

Re: Wie kann ein Objektiv ein Öffnungsverhältnis größer als eins haben?

Es gibt keine feste Grenze, was an Lichtstärke noch geht.

Doch, gibt es – hat jochen53 doch eben gerade erklärt.

Unsinn. Es kommt auf die Technik an, die man verwendet. Nimm man neben Linsen z. B. auch Spiegel, geht deutlich mehr.

Kein Unsinn. Es bleibt dabei – will ich einen ebenen Sensor einsetzen und die Kamera nicht mit Immersionsöl füllen, so liegt die absolute, unüberschreitbare Obergrenze bei 1:0,5 ... einerlei, ob Linsen oder Spiegel oder beides oder sonstwas benutzt wird.

[Zeiss Super-Q-Gigantar 1:0,33/40 mm] Schöner Humor, das Objektiv funktioniert aber nicht.

Doch sicher funktioniert es. Sein einziger Sinn besteht darin, Narren zu verblüffen und Kundige zu erheitern – und diese Funktion erfüllt es bis heute ganz ausgezeichnet

Aber Fotografieren kann man damit nicht, das stimmt natürlich.

Beliebig, wenn es das Rauschen nicht gäbe.

Genau deswegen schrieb ich ja auch: "fast beliebig".

Für mich war bisher die Lichtstärke eines Objektivs eher ein Überbegriff von "welche Menge an Licht fange ich ein". Das heißt, wie groß kann ich die Blende öffnen, um möglichst viel Licht einzufangen.

Nicht nur "für dich". Das ist genau das, was im Fotografen-Jargon mit dem Begriff "Lichtstärke" gemeint ist ... auch wenn Physiker unter demselben Begriff ganz etwas anderes verstehen. Der technisch korrekte Ausdruck für das, was wir Fotografen mit Lichtstärke meinen, lautet: "größte relative Öffnung" oder auch "maximales Öffnungsverhältnis".

 

[anathbush]

AW: Re: Wie kann ein Objektiv ein Öffnungsverhältnis größer als eins haben?

Es bleibt dabei – will ich einen ebenen Sensor einsetzen und die Kamera nicht mit Immersionsöl füllen...

Ich schreibe, dass es auf die verwendete Technik ankommt und Du schreibst, das Du das nicht möchtest und darum hättest Du doch recht??

Vermutlich sinnlos da Du da bestimmt auch etwas findest, das Dir nicht zusagt: http://archive.org/stream/USAF_lens_datasheets/01-Section-1#page/n24/mode/1up.

 

[01af]

Re: Wie kann ein Objektiv ein Öffnungsverhältnis größer als eins haben?

Ich schreibe, daß es auf die verwendete Technik ankommt, und Du schreibst, daß Du das nicht möchtest und darum hättest Du doch recht?

Nein. Ich schränke meine Aussage ein auf den Bereich, in dem sie (hoffentlich) stimmt. Hast du ein Problem damit? Jedenfalls ist die in der Mikroskopie gängige Methode der Ölimmersion für die normale Fotografie keine gangbare Lösung – selbst dann nicht, wenn man sehr viel Geld in die Hand nehmen sowie eine sehr unhandliche Kamera akzeptieren wollte.

Vermutlich sinnlos, da Du da bestimmt auch etwas findest, das Dir nicht zusagt: [...].

Hm. Beeindruckend ... doch je länger ich mir das ansehe, desto mehr kommt mir das vor wie die USAF-Version des Super-Q-Gigantars. Aber vielleicht habe ich auch nur zu wenig Phantasie ...