De opening van een lens geeft aan hoeveel licht er door de lens doorgelaten wordt. Hier leggen we in het kort uit wat de ƒ-waarden betekenen.
"Rendement" van de lens
Historische achtergrond: hoe men gekomen is aan de ƒ-waarden. Er is een goede reden om te werken met ƒ-waarden (vroeger eigenlijk meer dan nu). Dit wordt op deze pagina duidelijk.Belangrijk bij een lens is zijn maximale opening, hoeveel licht de lens maximaal doorlaat. Een "ideale lens" heeft een diameter van 100% (ten opzichte van de brandpuntafstand), verhouding diameter:brandpuntafstand 1:1, aangeduid als ƒ/1. In fototoestellen worden de buitenregioenen van de lens niet gebruikt (er zou teveel vervorming optreden), dus de diameter van de lens moet groter zijn dan zijn brandpuntafstand om een dergelijk hoog rendement te behalen.
De lichthoeveelheid die een lens doorlaat hangt af van de bruikbare oppervlakte van de lens, en de verhouding tussen oppervlakte en diameter is kwadratisch:
- Als je de lens kleiner maakt (diameter 50% of 1/2 geschreven ƒ/2), dan is de oppervlakte (en dus de lichtsterkte) tot 25% gedaald.
- Een lens met een bruikbare diameter van 25% (1/4) wordt aangeduid met ƒ/4, en het optisch rendement is nu slechts 6.25%.
Rendement > 100%?
Prime lenzen met een korte brandpuntsafstand en een grote objectieflens kunnen in theorie een "rendement" hebben van meer dan 100% (CV-ketels met condensatie halen trouwens ook een "rendement" van meer dan 100%). Prime lenzen van 35 à 50mm kunnen een maximale ƒ-waarde van bijvoorbeeld 0.9 hebben. Dergelijke lenzen zal je niet vaak aantreffen, en voor de volgende redenen:- Extreem beperkte scherptediepte, waardoor de foto's er echt onnatuurlijk uitzien (onze ogen hebben een theoretische ƒ-waarde van 2.5 bij weinig licht en van ƒ/8 bij normaal licht)
- De autofocus van een spiegelreflex kan niet werken met dergelijke grote openingen (back focus fout).
- De mount zelf is te klein, waardoor er onvoldoende licht door de fysieke "opening" kan. Men moet een extra lens gebruiken om de lichtstralen sterker te concentreren, maar daardoor bekomt men extra vervorming (deze lenzen kunnen nooit rectilineair zijn).
- De kostprijs stijgt exponentieel met iedere kleine rendementsvergroting. De technische problemen die overwonnen moeten worden worden complexer met het maximaal rendement dat men wilt behalen. Kleurfouten nemen toe en kunnen niet meer gecorrigeerd worden (met name de longitudinale chromatische aberatie).
ƒ-waarden en zoomlenzen
Technisch en economisch is men begrensd in de maximale lichtsterkte dat men kan bekomen: een lens met een hoger lichtrendement is zwaarder (grotere lens-elementen) en duurder.Vanwege hun construktie laten zoomlenzen minder licht door dan prime-lenzen. Prime lenzen (lenzen zonder zoom) hebben meestal een maximale opening van ƒ/1.8, zoomlenzen bijvoorbeeld ƒ/4. Meestal wordt er minder licht doorgelaten bij het inzoomen (en dit terwijl er juist méér licht de sensor zou moeten bereiken om bewegingsonscherpte tegen te gaan!). De ƒ-indikatie op de lens bevat bij zoomlenzen meestal twee waarden; de maximale ƒ-waarde bij breedstand en bij telestand (zie voorbeeld hierboven). Duurdere lenzen hebben een ƒ-waarde dat constant blijft over het hele zoombereik.
Praktisch: de kitlens EF-S 18-55 ƒ/3.5-5.6 heeft een opening van ƒ3.5 bij 18 mm en van ƒ/5.6 bij 55mm. Absoluut is dat een diameter van 5.1mm (groothoek) tot 9.8mm (tele-stand). De kleinere absolute opening is nodig omdat de lens meer vervorming vertoont in breedhoekstand (chromatische aberratie en vignetering), vervormingen die verminderd kunnen worden door een kleinere absolute opening te gebruiken. De opening is dus "groter" in numerische waarde bij breedhoek, maar in absolute waarde kleiner.
Opgelet: deze diameters zijn ook niet zo "absoluut" als de formule laat uitschijnen: vaak zijn moderne optieken uitgerust met een complex lenzensysteem, waarbij de voorste lens als "vergrootglas" dienst doet en de opening schijnbaar vergroot (retrofocus constructie). In plaats van te werken met de diafragma-opening gebruikt men de intredepupil (dit is eigenlijk een afbeelding van het diafragma door de voorste lenzen). In de praktijk situeert de effectieve opening zich tussen de fysieke opening en de diameter van de voorste lens.
Een zoomlens met een vaste maximale opening (constant aperture lens, bijvoorbeeld de Canon EF 70-200 ƒ/2.8) "speelt" met de afmeting van de intredepupil om de ƒ-waarde constant te houden over het volledig zoombereik.
Waarom de opening instellen?
Door de opening in te stellen kan je bepalde optische effekten bekomen:- Wens je een zo scherp mogelijke beeld over een breed gebied, dan moet je een kleine opening gebruiken.
- Om enkel het object scherp te maken en de achtergrond flou gebruik je een lens met een grote opening (men zegt dat de foto een mooie bokeh heeft als het effekt aangenaam is).
ƒ-waarden
Diafragma waarden worden uitgedrukt in ƒ-reeksen, waarbij iedere volgende waarde een halvering van de lichtintensiteit voorstelt; een opening van ƒ/4 geeft tweemaal zoveel licht door als een opening van ƒ/5.6. Het rendement verschilt heelwat meer dan de nietzeggende cijfers laten vermoeden:| ƒ-waarden: | 1 | 1.4 | 2 | 2,8 | 4 | 5,6 | 8 | 11 | 16 | 22 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Sluitertijd | 1/1000 | 1/500 | 1/250 | 1/125 | 1/60 | 1/30 | 1/15 | 1/8 | 1/4 | 1/2 |
Sluitertijd om eenzelfde belichting te bekomen:
(lichtsterkte is 10 EV)
- als je 's avonds met een lichtsterke lens ƒ/2.8 op 1/125 kan fotograferen
- dan zal je een sluitertijd van 1/30 moeten gebruiken met een kitlens op ƒ/5.6
Dit kan je ook op een lichtmeter aflezen:
Fotografie binnenshuis met weinig licht:
- Met de kitlens (ƒ/5.6) moet je een sluitertijd van 1/15 gebruiken,
- terwijl je met een zeer lichtsterke prime lens (ƒ/1.4) aan 1/250 kan werken.
Dichtdraaien van de lens
In het algemeen geeft een lens op zijn maximale opening niet het meest scherpe beeld (dit geldt voor de meeste lenzen, behalve voor de Canon 70-200 ƒ/4 L USM, de EF 24-105 ƒ/4 L IS USM en de Sigma 24-105 ƒ/4 DG OS HSM). Een lens dat ƒ/2.8 aankan gebruik je dus best op ƒ/4 als je de scherpste beelden wenst (door de iris of diafragma-opening te verkleinen). Overigens komt er een punt waarbij je geen winst meer boekt: bij kleine openingen (vanaf ƒ/8) wordt het beeld opnieuw minder scherp ten gevolge van diffraktie: eerst zeer geleidelijk, maar vanf ƒ/22 is het effekt uiterst merkbaar.
Bij zeer kleine openingen neemt de diffractie de bovenhand en zijn de foto's minder scherp.
Een conclusie, misschien?
Je moet je niet blind staren op de f-waarde van een lens. Voor portretfotografie waarbij de achtergrond mooi onscherp is, is een waarde van ƒ/2.8 ideaal bij 50mm en ƒ/4 bij 100mm. Gebruik nooit een waarde van ƒ/1.8: bij een gezicht zijn de neus en de oren onscherp als je op de ogen scherpstelt, en bij een plan americain is de achtergrond zo flou dat het storend is. Dergelijke foto's zijn gewoon lelijk.Waarden boven de ƒ/4 zijn echter ook weinig interessant: de lens laat weinig licht door en je kan niet spelen met de scherptediepte. Dergelijke hoge ƒ-waarden zijn meestal een teken dan de lens niet echt kwalitatief is (behalve indien je met een 500mm tele afkomt).
>
| Ik gebruik hier het woord rendement om het begrip lichtsterkte van de lens duidelijk te maken. Strikt natuurkundig is het woord echter verkeerd, maar ik vind er geen betere. |
Opening ƒ/1.8
Dit is de maximale opening van de lens (samen met het toestel verkocht).
Dit is een uitstekende waarde als je weet dat de huidige kitlenzen een opening hebben van ƒ/3.5-5.6
Opening ƒ/2.8
Dit komt overeen met de opening van goede lenzen;
in deze stand laat de lens 30% licht door in vergelijking met de maximale opening
Opening ƒ/5.6
Dit komt overeen met de opening van goedkope lenzen
of lenzen die in hun uiterste telestand gebruikt worden;
de lens laat 3% licht door in vergelijking met de maximale opening
Opening ƒ/16
Bij fel licht kan de iris of diafragma verder dichtgedraaid worden.
Bij deze waarde laat de lens ongeveer 1% licht door.