Sind Objektive beliebig vergrößerbar?

[dmkdmkdmk]

Man nehme eine klassische, lichtstarke Festbrennweite wie das 50mm f/1.4 fürs Kleinbildformat. Könnte man nun dieses Objektiv einfach 1:1 vergrössern, also mit dem gleichen Linsenaufbau, einfach alles um 100% grösser, wie wenn man es in eine Vergrösserungsmaschine stecken würde? Das ergäbe ja dann 100mm Brennweite bei einer gleichbleibenden Lichtstärke von immer noch f/1.4. Das wäre dann das Normalobjektiv für ein hypothetisches Format mit der doppelten Fläche wie KB.
Oder würden die dickeren Gläser das Licht anders brechen, so dass für ein solches Objektiv eine völlige Neukonstruktion nötig würde?

Wenn man die Objektive beliebig vergrössern könnte (theoretisch), dann wäre auch eine beliebig kurze Schärfentiefe möglich und beliebig viel einsammelbares Licht.

 

[martin_mt]

AW: Sind Objektive beliebig vergrösserbar?

nein, das geht nicht

abgesehen davon dass es technisch nicht geht...
wie schon gesagt hättest du das problem, dass die gläser zu dick werden.. und hättet zwar ein objektiv mit f1,4(aber an welche kamera gibts du es mit einem doppelt so grossen bajonett.... )

nur wage ich zu bezweifeln dass da am ende genug licht ankommt um den sensor auszuleuchten, durch die andere brechung des lichts als im kleinen objektiv

 

[messenger]

AW: Sind Objektive beliebig vergrösserbar?

...........

Wenn man die Objektive beliebig vergrössern könnte (theoretisch), dann wäre auch eine beliebig kurze Schärfentiefe möglich und beliebig viel einsammelbares Licht.

Würde aber auch ganz schön schwer werden, weil die Masse in der dritten Potenz wächst.
Dein 100er wöge also das 8-fache, auf 200mm aufgeblasen sind wir locker über 20kg....

Gruß messi

 

[Kalsi]

AW: Sind Objektive beliebig vergrösserbar?

Das ergäbe ja dann 100mm Brennweite bei einer gleichbleibenden Lichtstärke von immer noch f/1.4.

Nun, theoretisch ließe sich wohl ein 1.4/100 bauen. Schließlich gibt es ja auch ein 1.8/200. So fernab der Realität ist das gar nicht.

Das wäre dann das Normalobjektiv für ein hypothetisches Format mit der doppelten Fläche wie KB.

Nein, mit der vierfachen Fläche (doppelte Kantenlänge). Siehe Fourthirds: halbe Kantenlänge wie KB, dadurch ein Viertel der Fläche, 25mm sind dort Normalbrennweite.

Oder würden die dickeren Gläser das Licht anders brechen, so dass für ein solches Objektiv eine völlige Neukonstruktion nötig würde?

Du kannst natürlich nicht einfach die Linsen größer und dicker machen. Wenn es so einfach wäre, dann gäbe es heutzutage Objektive zu kaufen von denen wir tatsächlich nichtmal zu träumen wagen und zu Preisen im zweistelligen Eurobereich.

Leider spielt da die Physik aber gnadenlos rein. Je größer Du die Linsen machst und je lichtstärker ein Objektiv ist, desto mehr Abbildungsfehler (Aberrationen, Koma, Verzeichnungen,...) treten auf und müssen wiederum durch zusätzliche Linsen aufwendig korrigiert werden, wodurch man sich wieder andere Probleme einhandelt, die aufwendig korrigiert werden müssen, usw.

 

[CubeEdge]

AW: Sind Objektive beliebig vergrösserbar?

Ein Objektiv ist ein Linsensystem, in dem die Brennweiten und Abstände der Linsen untereinander in einem bestimmten Verhältnis stehen. Diese Eckdaten der Konstruktion werden durch die Linsengleichung (1/f = 1/b + 1/g) und den Abbildungsmaßstab (b/g = B/G) definiert. Dabei spielen Verhältnisse und Proportionalitäten eine Rolle, so dass mit Sicherheit nicht einfach alle Parameter locker flockig um den gleichen Faktor erhöht werden können, ohne an die physikalischen Grenzen der geometrische Optik zu kommen.

 

[kknie]

AW: Sind Objektive beliebig vergrösserbar?

Dabei spielen Verhältnisse und Proportionalitäten eine Rolle, so dass mit Sicherheit nicht einfach alle Parameter locker flockig um den gleichen Faktor erhöht werden können, ohne an die physikalischen Grenzen der geometrische Optik zu kommen.

Und warum nicht? Die Linsengleichung (Du solltest übrigens oben aus einem b ein g machen) ist ja geradezu ein Musterbespiel für eine Gleichung, die "locker, flockig" skaliert werden kann. Problematisch wäre es bespielsweise, wenn einige Parameter als Quadrate vorkommen würden.
Um auf die Ausgangsfrage zurückzukommen, ich sehe keinen Grund, warum das nicht gehen sollte. Auch muss das Objektiv nicht besser korrigiert werden, wenn mit der gleichen Bildqualität wie beim kleineren Format zufrieden ist.
Das einzige Problem ist, dass, wie von messenger schon richtig festgestellt, das Objektiv dann sehr schnell sehr schwer wird und die Kostrukteure dann anfangen, Kompromisse einzugehen.
Umgekehrt dürfte dies wohl der Hauptgrund für die gute Abbildungsqualität der Zuiko Objektive sein: Bei einem kleineren Sensor muss man diese Kompromisse eben weniger eingehen.

 

[CubeEdge]

AW: Sind Objektive beliebig vergrösserbar?

Korrektur ist erfolgt!

Für jede einzelne Linse des Systems gilt diese Gleichung, logisch. Beim Einbau von x Linsen wird diese Gleichung x-mal angewandt und miteinander verknüpft, d.h. jede Parameteränderung zeigt Wirkung auf das gesamte System. Das ist schon etwas komplexer, als es die Linsengleichung für eine einzelne Linse erwarten lässt. Aber ich gebe zu, dass ich das nicht nachgerechnet habe (und das auch nicht vorhabe). Die Brennweite des Objektivs fges setzt sich aus den Wechselwirkungen der Brennweiten zusammen (f1, f2,..., fx), die Bildweiten (b1....) und Gegenstandsweiten (g1....) korrespondieren dabei natürlich und hängen voneinander ab. Dürfte bei einem 5-Linser schon eine widerliche Gesamtgleichung ergeben. Für das Gesamtsystem (also unser Objektiv) gilt aber im Prinzip wieder die ursprüngliche Gleichung, die aber nur besagt, dass das Objektiv funktioniert, nicht aber, dass die Einzelparameter einfach skaliert werden können. (Der Beweis dieser Behauptung steht natürlich noch aus ).

 

[dmkdmkdmk]

AW: Sind Objektive beliebig vergrösserbar?

Ich verfolge weiterhin spannend die Diskussion.
Ein Punkt, der dagegen spricht, dass es möglich ist ein Objektiv beliebig zu skalieren ist, dass die Mittelformatobjektive meistens nur etwa gleiche Freistellungsmöglichkeiten bieten wie Kleinbild-Optiken, was soviel bedeutet wie, dass die längere Brennweite durch eine geringere Blendenöffnung wieder kompensiert wird.
Ein Punkt, der dafür spricht ist, dass Spiegelteleskope beliebig gross gebaut werden können. Dort verhält sich das Licht allerdings auch völlig anders.

 

[kknie]

AW: Sind Objektive beliebig vergrösserbar?

Ich verfolge weiterhin spannend die Diskussion.
Ein Punkt, der dagegen spricht, dass es möglich ist ein Objektiv beliebig zu skalieren ist, dass die Mittelformatobjektive meistens nur etwa gleiche Freistellungsmöglichkeiten bieten wie Kleinbild-Optiken...

Vor den Zeiten der digitalen Kompaktkameras, bei denen auf einmal alles von vorne bis hinten scharf war, war Freistellung ja kaum ein Thema, im Gegenteil, man hat eher unter der geringen Tiefenschärfe gelitten. Der Hauptgrund für's Mittelformat ist IMHO seit jeher die bessere Auflösung. Gerade beim Film hat sich das schon deutlich bemerkbar gemacht.

 

[Matthis]

AW: Sind Objektive beliebig vergrösserbar?

Korrektur ist erfolgt!

Für jede einzelne Linse des Systems gilt diese Gleichung, logisch. Beim Einbau von x Linsen wird diese Gleichung x-mal angewandt und miteinander verknüpft, d.h. jede Parameteränderung zeigt Wirkung auf das gesamte System. Das ist schon etwas komplexer, als es die Linsengleichung für eine einzelne Linse erwarten lässt. Aber ich gebe zu, dass ich das nicht nachgerechnet habe (und das auch nicht vorhabe). Die Brennweite des Objektivs fges setzt sich aus den Wechselwirkungen der Brennweiten zusammen (f1, f2,..., fx), die Bildweiten (b1....) und Gegenstandsweiten (g1....) korrespondieren dabei natürlich und hängen voneinander ab. Dürfte bei einem 5-Linser schon eine widerliche Gesamtgleichung ergeben. Für das Gesamtsystem (also unser Objektiv) gilt aber im Prinzip wieder die ursprüngliche Gleichung, die aber nur besagt, dass das Objektiv funktioniert, nicht aber, dass die Einzelparameter einfach skaliert werden können. (Der Beweis dieser Behauptung steht natürlich noch aus ).

Die Komplexität einer Linsengleichung hat aber nicht zur Folge, dass man nicht die gesamte Optik skalieren könnte. Letztlich ist der Strahlengang durch eine Optik eine geometrische, durch Strecken und Winkel definierte Angelegenheit. Eine Linse, deren sämtliche Abmessungen (inkl. Krümmungsradien etc.) doppelt so gross sind wie die einer anderen Linse, hat (bei gleicher Glassorte und somit unverändertem Brechungsindex) deren doppelte Brennweite, und nichts anderes gilt für ein komplettes Objektiv.

Allerdings verdoppeln sich bei einer solchen Skalierung nicht nur die Brennweite, sondern auch 1. der Abstand Sensor/Film - Hinterlinse, 2. der Bildkreis, 3. sämtliche Arten von Abbildungsfehlern, und das alles bei Verachtfachung von Volumen und Gewicht.

Das 1. führt dazu, dass das Auflagemass schlecht genutzt wird. Das 2. macht das Objektiv nicht nur grösser, sondern auch streulichtempfindlicher als nötig. Was 3. bedeutet, dürfte klar sein.

M.a.W.: Optimierung ist etwas anderes, deshalb macht eine simple Skalierung ausser vielleicht bei der Entwicklung eines MF- aus einem KB-Objektiv keinen Sinn.

 

[kknie]

AW: Sind Objektive beliebig vergrösserbar?

Mal ein kleines Gedankenexperiment:

Stellt Euch vor, es gäbe ein Paralleluniversum, das unserem bis auf's Haar gleicht bis auf den Unterschied, dass dort alles (auch Kameras und Objektive) doppelt so groß ist. Jetzt macht ein Fotograf und sein "Parallelfotograf" jeweils das gleiche Foto, packt es in einen neutralen Umschlag und schickt es einem neutralen Beobachter, der meinetwegen in einem dritten Universum sitzt. Kann dieser Beobachter nun sagen, welches Bild aus welchem Universum stammt?
Ich würde sagen, nein.

Noch ein Gegenbeispiel, wo diese Skalierung nicht funktionieren würde: Der Parallelfotograf wäre 8mal so schwer, müsste 8mal soviel essen und 8mal soviel Kalorien verbrennen, hätte aber nur die 4fache Körperoberfläche, über die er die Wärme wieder loswerden könnte. Er würde somit viel leichter ins Schwitzen kommen, als unser hiesiger Fotograf**.

* Atom- und kernphysikalische Aspekte bitte außer acht lassen, sonst wird es knifflig.
** Umgekehrt kann man deswegen verstehen, dass kleine Kinder leichter frieren als Erwachsene.

 

[Gast_205051]

AW: Sind Objektive beliebig vergrösserbar?

* Atom- und kernphysikalische Aspekte bitte außer acht lassen, sonst wird es knifflig.

Genau das ist aber der Knackpunkt: Du kannst in unserem Universum an nichts wackeln, ohne es im ganzen so stark zu verändern, dass z.B. wir als Beobachter (sprich: Fotografen) nicht mehr existieren könnten.

Gruss epitox

 

[scatter]

AW: Sind Objektive beliebig vergrösserbar?

Und warum nicht? Die Linsengleichung (Du solltest übrigens oben aus einem b ein g machen) ist ja geradezu ein Musterbespiel für eine Gleichung, die "locker, flockig" skaliert werden kann. Problematisch wäre es bespielsweise, wenn einige Parameter als Quadrate vorkommen würden.

Genau hier ist ein Problem, die Linsenmachergleichung ist nur eine Näherung für Strahlen nahe dem Zentrum. Es kommen also quadratische und Terme höherer Ordnung vor. Außerdem spielt die Dispersion der verschiedenen Wellenlängen eine Rolle, die durch Kombination von konvexen und konkaven Linsen zum Teil ausgeglichen werden kann.

 

[erwins_cat]

AW: Sind Objektive beliebig vergrösserbar?

ein linsensystem könnte man theoretisch einfach vergrößern/skalieren. man muss aber bedenken, dass wenn man das objektiv auf das doppelte skaliert, dass dann die krümmungsradien sich auch verdoppeln und damit die brennweiten auch verdoppeln. die blende verändert sich dabei nicht, da sie über das verhältnis von blendenöffnungsdurchmesser zu brennweite definiert ist, welches beim skalieren gleich bleibt. man könnte daher ein 100mm 1.4er objektiv bauen.

die konstruktion muss nicht zusätzlich komplett neu erarbeitet werden und irgendwelche effekte von "dicken" linsen korrigiert werden (die brechung von lichtstrahlen ist von der krümmung abhängig, der relative verlauf der strahlen bleibt gleich). chromatische abberationen gibt man meistens in abweichung von pixeln/punkten an und nicht in der relativen abweichen verglichen mit der sensorgröße. die absolute chromatische abberation würde natürlich mitskaliert werden - also doppelt so groß werden - die relative abberation bleibt allerdings gleich.

wenn man also den gleichen sensor verwendet wie vor dem hochskalieren werden die (absoluten) chromatischen abberationen stärker (man müsste also die neuen linsen mit höherer präzision anfertigen). verwendet man einen mitskalierenden sensor würde man die gleichen relativen fehler beobachten. allerdings würde man in dem falle imme den gleichen blickwinkel haben, was den sinn vom hochskalieren nutzlos machen würde.

natürlich muss man sich bewusst sein, dass das objektiv noch an die dslr passen muss. spätestens wenn die hinterlinse einen größeren durchmesser als das bajonett hat, wird's schwierig

zur skalierung der linsengleichung:
natürlich kann man die linsengleichung perfekt skalieren. man muss eben nur berücksichtigen, dass sich der abstand von bild und gegenstand, sowie oben besprochen, die brennweite mitskaliert. setzt man für alle drei genannten einen gleichen vorfaktor ein, sieht man, dass es wunderbar skaliert. logischerweise kann man sich denken: wenn die linsengleichung für jede einzelne linse gilt, dann gilt sie auch für ein linsensystem.

€dit: ein 100mm 1.4 kopie des 50mm 1.4er würde dann rund 2,4kg wiegen. ein 200mm 1.4er dann rund 19,2kg. vergleich man das theoretische 200er 1.4er mit dem 200er 1.8er wird man erkennen, dass dies eine sehr unvernünftige methode ist um lichtstärkere teleobjektive zu bauen

 

[Mi67]

AW: Sind Objektive beliebig vergrösserbar?

ein linsensystem könnte man theoretisch einfach vergrößern/skalieren.

Jawohl.

Was zu dieser einfachen und korrekten Antwort allenfalls noch hinzuzufügen ist, ist der Grund, warum man dies in der Realität nicht tut.

Selbst wenn man die 2,4 kg für ein "Doppelformat-100/1.4" noch stemmen wollte, so kommt man in die Breduille, dass die optischen Eigenschaften eines vergleichbar einfach aufgebauten 50/1.4 6-Linsers bei Offenblende nun mal nicht soo rasend ideal sind. Wenn man das 50er mit einer komplexeren Rechnung höher auskorrigiert, indem man z.B. mit asphärischen Flächen und mehr Elementen arbeitet, dann wäre das Gewicht eines skalierten 100/1.4, wie auch sein Preis noch exorbitanter! Warum aber nutzt man ein größeres Sensorformat, wenn nicht dafür, damit eine höhere Bildqualität zu erzielen!?

Klar bekäme man mit einem 100/1.4 eine noch stärkere Freistellung bzw. noch spektakulärere Schärfentiefe-Reduktion. Für ein bei Offenblende windelweich zeichnendes 100/1.4 würde man allerdings kaum einen Preis im Vieltausender-Bereich hinlegen wollen. Im "Doppelformat" (6x7) scheint daher das Maß der Dinge eher bei 105/2.8 (oder 105/2.4) zu liegen, wobei hier die Offenblende bei nahezu gleicher Schärfen(un)tiefe und Freistellung typischerweise feiner und kontrastreicher zeichnen kann, als ein 50/1.4 (50/1.2) an KB.

 

[dmkdmkdmk]

AW: Sind Objektive beliebig vergrösserbar?

Die Idee von einem riesigen 100mm f/1.4 wäre darum so faszinierend, weil man damit kürzere Verschlusszeiten und höhere Freistellung erreichen könnte bei gleichbleibender Bildqualität.

 

[JasonTS]

AW: Sind Objektive beliebig vergrösserbar?

eine festbrennweite mit blende 1,4 hat am vollformat schon eine extrem geringe tiefenschärfe. wird die blende weiter erhöht und der sensor größer, bleibt nichtmal mehr 1mm tiefenschärfe übrig Oo

 

[dmkdmkdmk]

AW: Sind Objektive beliebig vergrösserbar?

eine festbrennweite mit blende 1,4 hat am vollformat schon eine extrem geringe tiefenschärfe. wird die blende weiter erhöht und der sensor größer, bleibt nichtmal mehr 1mm tiefenschärfe übrig Oo

Du vergisst dabei aber, dass es nicht nur auf die Blendenöffnung, sondern auch auf die Brennweite und den Motivabstand ankommt. Vor allem bei Fokus auf unendlich ist der scharfe Bereich je nach Brennweite "unendlich minus ein paar Meter" .

 

[Mi67]

AW: Sind Objektive beliebig vergrösserbar?

Du vergisst dabei aber, dass es nicht nur auf die Blendenöffnung, sondern auch auf die Brennweite und den Motivabstand ankommt. Vor allem bei Fokus auf unendlich ist der scharfe Bereich je nach Brennweite "unendlich minus ein paar Meter" .

Und dennoch bleibt das Einsatzgebiet ein sehr Spezielles. Wenn es um spektakulär enge Schärfeebenen in Portraits geht, so ist man auch schon bei KB mit 50/1.0, 50/1.2, 85/1.2 oder 85/1.4 so eng, dass es "Experimentalcharakter" trägt. Will man Ganzkörperportraits oder Landschaftsdetail-Freistellungen erzielen, so greift man i.d.R. zu längeren Brennweiten und benötigt nicht die Perspektive und Bildwirkung der Normalbrennweite. Für die 5 Bilder/Jahr, die von einem erweiterten Spezialeffekt eines 100/1.4 wirklich relevant profitieren könnten, gibt es offensichtlich nicht den Markt, der ein solches Objektiv nachfragt. Zudem ist auch die Sache aus Sensor-Seite kritisch, da ein Sensor im "Doppelformat" nicht zu normalsterblichen Preisen existiert.

Wer es dennoch nicht lassen will, der kann ja zumindest bei statischen Motiven eine 5D mit 85/1.2 greifen und per Stiching (nach Vignettierungskorrektur) dem Effekt eines "100/1.4-Mittelformatfotos" sehr nahe kommen.

 

[dmkdmkdmk]

AW: Sind Objektive beliebig vergrösserbar?

Wer es dennoch nicht lassen will, der kann ja zumindest bei statischen Motiven eine 5D mit 85/1.2 greifen und per Stiching (nach Vignettierungskorrektur) dem Effekt eines "100/1.4-Mittelformatfotos" sehr nahe kommen.

So mache ich es auch, wenn ich diesen Effekt unbedingt haben möchte. Diese Methode ist aber so aufwändig und nicht praxistauglich, dass der Spass dabei völlig auf der Strecke bleibt. Viel interessanter als eine lichtstarke Normalbrennweite wäre eine Riesenvariante eines 24mm f/1.4. Kaum auszudenken wie viel Licht man damit einsammeln könnte *träum*