Nadelen van zeer grote openingen


Fotografie » TechTalk » Fysica » Opening » Nadelen lichtsterke lenzen

Je hebt een super lichtsterke prime lens gekocht, en dan pas merk je de lens ook zijn nadelen heeft. Deze hebben eigenlijk niets te maken met de optische kwaliteit van de lens zelf, want die is meestal prima.

Lichtsterke lenzen worden vaak snelle lenzen genoemd omdat ze een hogere sluitertijd mogelijk maken. De benaming “lichtgevoelig” wordt best enkel gebruikt voor de sensoren, niet voor de optiek. Als voorbeeld van een lichtsterke lens: de Sigma 50 ƒ/1.4 EX DG HSM.

» Formaat van de lens

Lenzen met een grote lichtsterkte (fotografen hebben het over de snelheid van de lens aangezien men een hogere sluitertijd kan gebruiken) hebben een relatief grote objectieflens om veel licht door te laten. Dit valt vooral op bij telelenzen: omdat er slechts een klein deel van het panorama tot de lens doorgelaten wordt, moet het objectief groter zijn om meer licht op te vangen. Een normaallens heeft een openingshoek van ongeveer 45 graden en ontvangt dus licht uit veel richtingen. Een telelens van 500mm heeft een heel kleine openingshoek van 5 graden en ontvangt dus heelwat minder licht.

Om even lichtsterk te zijn moet onze lens dus veel groter gemaakt worden. Een lichtsterke lens met een "normale" brandpuntsafstand (50mm ƒ/2.8) is klein en handig, maar een tele-lens die even lichtsterk is is heelwat groter en zwaarder!

» Field curvature

Field curvature zou je kunnen vertalen met "bolle vlak". Als je bijvoorbeeld een muur met tags fotografeer, dan zijn de hoeken van het beeld verderaf gelegen dan het midden. Hoewel de sensor ook vlak is (zoals de muur) kan je bij grote openingen en breedhoeklenzen onmogelijk het volledig beeld scherp krijgen (beeldverwelving heet dit fenomeen in het nederlands). Door een kleinere opening te gebruiken kan dit effekt verminderd worden.

Het bolle oppervlakte heet het vlak van Petzval.

» Scherptediepte

Een andere nadeel is de beperkte scherptediepte bij zeer grote openingen. In theorie is het beeld maar scherp op één vlak, maar door allerlei onvolkomenheden ervaren we het beeld als scherp over een bepaald gebied (scherptediepte is eigenlijk een reproduktiefout). Bij kleinere openingen wordt het gebied dat scherp waargenomen wordt groter (zie de tekst over scherptediepte).

Bij heel grote openingen is de achtergrond niet mooi onscherp maar heeft een impressionistisch karakter. Het beeld wordt namelijk niet onscherp maar er treden optische fenomenen op die voor het "onscherp" effekt zorgen. Zuiver technisch gezien is het beeld nooit "scherp" of "onscherp".

Wisselwerking met het fototoestel

Scherpstelling Reflextoestellen hebben een heel speciale manier om scherp te stellen, namelijk met fase detektie. Fase detektie werkt niet met weinig lichtsterke lenzen. Niet vanwege het feit dat fase detektie veel licht nodig heeft, maar vanwege de manier waarop fase detektie gebeurt (je moet echt met een oude manuele reflex met stigmometer gewerkt hebben om dit te ervaren!). Als de lens een maximale opening kleiner dan ƒ/5.6 heeft, dan werkt de autofocus niet meer (dit kan het geval zijn als je een extender zou gebruiken).

Aan de andere kant is de scherptediepte van zeer lichtsterke lenzen zo beperkt dat het kleiner is dat de backfocusfout van het toestel. De inherente fout van de body (focussensor) is dus groter dan de beschikbare scherptediepte, met als gevolg dat het objectvlak buiten het scherpe gebied kan vallen. Met een kleinere opening is de scherptediepte groter en omvat het scherpe gebied weer keurig het object. De minimale ƒ-waarde waarbij een body gecertifieerd is wordt nergens vermeld, terwijl dit een zeer belangrijk parameter is. Bij een semi-pro Canon 20D/30D/40D/50D is dit ƒ/2.8. Je kan je niet behelpen met manueel scherp te stellen, want òòk het matglas vertoont een fout ten opzichte van de sensor. Maar hier biedt de live preview van de nieuwe Canon-reeks een oplossing: met live preview kan er scherpgesteld worden op het reëel beeld, niet op een gereflekteerd beeld

In de optische zoeker heb je ook geen helderder beeld met een ƒ/1.4 lens in vergelijking met een ƒ/2.8: het matglas is namelijk berekend voor lenzen met een opening van ƒ/2.8. Boven deze waarde (dus minder lichtsterke lenzen), dan heb je wel een vermindering van de helderheid.

De autofocus sensoren profiteren evenmin van de verhoogde lichtsterkte: deze zijn berekend voor ƒ/2.8 (de AF sensoren voor lichtsterke lenzen) of voor ƒ/5.6 (de sensoren voor gewone lenzen).

De invloed van microlenzen
Nog een element die een rol speelt: moderne sensoren zijn allemaal uitgerust met microlenzen. Er zijn evenveel microlenzen als de sensor pixels heeft. Iedere microlens concentreert het licht op het gevoelig element van de sensor (de fotodiode). De microlenzen kunnen echter enkel het licht van "normale" lenzen concentreren: de microlenzen hebben namelijk een beperkte openingshoek (het is alsof iedere fotodiode op het einde van een buisje zou zitten en enkel licht kan zien dat bijna loodrecht op de sensor valt). De rode lichtstraal wordt afgebogen en valt juist niet op de fotosite.

Zeer lichtsterke lenzen hebben een grote opening, en daardoor valt het licht onder een grotere waaier op de sensor. Er wordt wel winst geboekt met een lens dat meer lichtsterk is: de sensor zal meer signaal afgeven bij een opening van ƒ/1.4 dan bij een opening van ƒ/2, maar niet het dubbele zoals verwacht zou worden. Het fototoestel zelf compenseert deze vermindering van de gevoeligheid door de versterking van de sensor op te voeren als er een grote opening gebruikt wordt. Het is alsof de ISO waarde door het fototoestel automatisch opgevoerd wordt: 100ISO bij ƒ/2.8; 125ISO bij ƒ/2, 160ISO bij ƒ/1.4. Daardoor gedraagt de sensor zich als een normale filmemulsie (lineaire gevoeligheid in vergelijking met de opening), maar deze versterking heeft als ongewenst gevolg dat de sensor meer gaat ruisen bij zeer grote openingen.

De site DxOmark.com vergelijkt lenzen en bodies met elkaar. Maar een lens dat goed presteert met een bepaalde body is misschien niet zo goed op een andere body: het effekt van de microlenzen en coating van de sensor spelen hier een rol.

Extreem lichtsterke lenzen zijn enkel beschikbaar als primes (lens zonder zoom). Deze lenzen zijn soms niet echt scherp op hun maximale opening (wat toch één van de eigenschappen van primes zou moeten zijn). Als ze wel scherp zijn (zoals de Sigma 50 ƒ/1.4), dan vertoont het beeld longitudinale chromatische aberratie, een optisch gevolg van het feit dat het beeld extreem scherp en helder is.

Samenvatting:
Doorgaans is een kleinere ƒ-waarde een teken dat de lens beter is, maar in het algemeen zijn deze kleine waarden weinig bruikbaar: het scherpstellen gebeurt door een aparte sensor, en dit veroorzaakt een fout (offset). Vanaf ƒ/2.8 vangt de scherptediepte de offset op. Daarom zijn de meeste bodies gecertifieerd voor deze minimale ƒ-waarde, waarbij de autofocus-fout niet meer zichtbaar is.
De kwaliteit van een lens zal pas volledig tot zijn recht komen als je de lens wat dichtknijpt: een ƒ/1.8 lens gebruik je dus best op ƒ/2.8 of ƒ/4.

Lenzen met een kleine ƒ-waarde hebben een grote objectieflens (de voorste lens) om zoveel mogelijk licht door te laten en wegen daarom meer.

Nadelen van (lenzen met) zeer grote openingen
(zeer lichtsterke lenzen)


Het vlak van Petzval


De microlenzen beperken de lichtgevoeligheid van de sensor voor schuin invallende lichtstralen

Gebruik zeer lichtsterke lenzen (bijvoorbeeld ƒ/1.4) bij situaties waar je weinig licht hebt (nachtfotografie en geen statief). Dan presteren deze lenzen uitzonderlijk. Ik heb heel goede nachtfoto's uit de hand genomen met en Sigma 50mm ƒ/1.4, terwijl collega-fotografen enkel konden toekijken.

Van zodra je voldoende licht hebt, gebruik dan de lens met een "normale" opening (ƒ/2.8): de body is namelijk niet berekend op deze extreme openingen, en in "normale" belichtingsomstandigheden zal een "normale" opening ook betere foto's mogelijk maken.

Paginas die volgens Google je zouden kunnen interesseren