Varför ljusstarkare när dyrare?

[AlexNerö]

Vad är det som gör att billigare objektiv har ett sämre ljusinsläpp än dyrare.. att få in ljus borde väl vara lika lätt på billigare objektiv, sedan att dessa linser ger sämre bilder är ju lättare att förstå men att de har så dåliga glas att ljuset försvinner?
kan någon förklara varför det är så rent tekniskt,,
Mvh Alex

 

[Anders Östberg]

Frågan ska nog ställas tvärtom - varför dyrare när ljusstarkare?

Det är storleken på linserna till stor del, det är dyrt att göra stora glasbitar med hög kvalitet, och så kräver hög ljusstyrka mer komplicerad design för att kompensera bort optiska problem.

 

[avslutad_02_08_21_2]

Jämför vikten på ett billigt objektiv och ett dyrt. Kilopriset på glaset som används är väldigt högt. På det tillkommer dyrare (mer) bearbetning av råglasset. Sen brukar de ha bättre byggkvalité i allmänhet också.

 

[Fredrik183]

men att de har så dåliga glas att ljuset försvinner?
kan någon förklara varför det är så rent tekniskt,,
Mvh Alex

Det är inte så att glasen i billigare objektiv är så dåliga att ljus försvinner, utan dyrare/ljusstarkare linser har större ljusöppning (större linsdiameter).

 

[Falumas]

Det är inte så att glasen i billigare objektiv är så dåliga att ljus försvinner, utan dyrare/ljusstarkare linser har större ljusöppning (större linsdiameter).

Många billiga nikonzoomar (18-70,18-105) har större frontlins än min 50mm 1.4 glugg. Det måste vara något annat i konstruktionen som gör objektiven dyra.
Ljusstyrka behöver heller inte vara specielt dyrt, titta bara på DX35 1.8 och 50mmm 1.8.

/Karl

 

[Mankan G]

Fler orsaker till att priset är högre.

• Volymerna är oftast avsevärt mindre
• Exklusivare glassorter
• slipade linser istället för gjutna
• Bättre = dyrare material i kontruktionen
• marknadsanpassning. Dvs tillverkaren tar ut det pris som de anser/tror att produkten tål

Och jag är rätt övertygad om att de största enskilda orsakerna är den första och den sista punkten.

 

[Anders Östberg]

Bara man jämför äpplen med äpplen... Zoomar har en mer komplicerad design med mer glas som stjäl ljus, 50mm är förmodligen en av dom enklare designerna att få bra med billigare linser, och DX-objektiv har en mindre bildcirkel. Det känns lite som att jämföra kilopriset på tre rätt olika frukter här.

 

[AlexNerö]

ljuskänsliga zoomar

Att kvaliteten blir bättre med bättre glas och att detta följer prislappen är jag helt med på men de billigare med mindre glas borde ju teoretiskt få in mer ljus.. det är ju så att en ljuskänslig zoom är väldigt dyr och något fysiskt måste ju stoppa ljuset i den billigare mot den dyra.
Förstår också att tillverkarna prissätter enligt marknadsmetoden men de sk ej originalobjektiven borde ju kunna göra extremt ljuskänsliga objekt med lite glas med sämre kvalitet till lågt pris.

Min fråga är alltså fortfarande vad som exakt tekniskt gör att ljuskänsligheten har med pengarna att göra? billiga linserna måste ju då vara sämre och släppa in mindre ljus..
det borde ju inte vara extremt dyrare att öka diametern lite och det finns ju billiga sådana alternativ.

JAg är inte ute efter ett billigt objektiv, jag kan köpa ett dyrt om det är bra men försöker förstå tekniken lite.

 

[Anders Östberg]

I den här tråden http://www.dpchallenge.com/forum.php?action=read&FORUM_THREAD_ID=509635 finns en del påståenden (jag vet inte om dom är sanna), bl.a.

- Ett extra bländarsteg betyder dubbla arean på frontlinsen
- Kostnaden att producera linser med större diameter ökar med kuben på diametern, dvs dubbel diameter ger 8 ggr kostnad
- Större och tyngre glas kräver dyrare mekanik och AF-motorer
- Hög ljusstyrka och vidvinkel för med sig kromatisk abberation vilket då kräver korrektionslinser och dyrare design/produktion

Jag Googlade på "Why are fast lenses expensive?" och fick en massa träffar, någonstans där har du kanske svaret.
http://www.google.se/search?hl=sv&q=why+are+fast+lenses+expensive?&meta=&aq=f&oq=

 

[Grevture]

Att kvaliteten blir bättre med bättre glas och att detta följer prislappen är jag helt med på men de billigare med mindre glas borde ju teoretiskt få in mer ljus.. det är ju så att en ljuskänslig zoom är väldigt dyr och något fysiskt måste ju stoppa ljuset i den billigare mot den dyra.
Förstår också att tillverkarna prissätter enligt marknadsmetoden men de sk ej originalobjektiven borde ju kunna göra extremt ljuskänsliga objekt med lite glas med sämre kvalitet till lågt pris.

Min fråga är alltså fortfarande vad som exakt tekniskt gör att ljuskänsligheten har med pengarna att göra? billiga linserna måste ju då vara sämre och släppa in mindre ljus..
det borde ju inte vara extremt dyrare att öka diametern lite och det finns ju billiga sådana alternativ.

JAg är inte ute efter ett billigt objektiv, jag kan köpa ett dyrt om det är bra men försöker förstå tekniken lite.

Du har nog fått orsak och verkan lite om bakfoten ...

1) Mängden glas påverkar inte ljusgensomsläppet i någon nämnvärd omfattning. Enkelt uttryckt: det kommer inte in mer ljus för att du har mindre glas. Ser vi till hur objektiv är konstruerade så blir det i praktiken faktiskt tvärtom: det krävs mer glas för att släppa in mer ljus.

2. Ljusinsläppet styrs av hur stor öppning objektivet har i relation till brännvidden, dvs hur långt det är. Detta resonemang stämmer ganska rakt av med normalobjektiv och teleobjektiv. Jämför storleken mellan ett 300/4 och ett 300/2,8 (där det senare är ett steg ljusstarkare) så illustreras principen rätt tydligt. Det här innebär att det i teorin borde vara billigt att bygga ljusstarka vidvinkelobjektiv, men där dyker det tyvärr upp helt andra optiska fenomen som gör att ljusstarka vidvinklar istället blir både stora och dyra.

3. Större diameter på linselementen gör dem mycket, mycket dyrare. Dels för att det går åt mer dyrt glasmaterial, dels för att det är svårare att tillverka större linselement med samma precision som små linselement.

4. Optiska fenomen gör att linselement för stora bländaröppningar (mycket ljusgenomsläpp) blir mer komplexa än för små bländaröppningar om bildkvaliteten skall vara någorlunda jämn över hela bildytan. Så linselementen blir inte bara större, de måste dessutom ha en mer komplicerad form.

Kort sagt, skall du få mer ljus genom ett objektiv måst det få större, fler och mycket mer komplicerade linselement. Trasslar man sedan till det hela ytterligare genom att variera brännvidden (zoomobjektiv) så blir det hela så optiskt komplicerat att man får huvudvärk bara av att tänka på saken ...

Kort sagt, det finns både enkla och uppenbara skäl att ljusstarka objektiv är dyrare än ljussvaga objektiv.

 

[hockeyfotografen]

En sak som finns mellan raderna i de andra svaren, men som tål att förtydligas.
De ljusstarkare objektiven är generellt sätt avsedda för proffsmarknaden.

Precis som redan nämnts så är det så att för ett helsteg större bländare, krävs en dubbelt så stor frontlins.
Ju större linser, dessto mindre toleranser i tillverkningen.
Annars så skulle objektiven tappa allt för mycket i skärpa.

På största bländare brukar ofta det vara en påtaglig skillnad i skärpa mellan billigare objektiv och proffslinser.
Detta gäller oftast även i de lägen när den billigare linsen inte har alls lika stor bländaröppning.

Det är helt enkelt så att för att bygga en ljusstark zoom, med riktigt bra skärpa så krävs det tokbra precision.
Ovanpå detta så har proffsgluggarna generellt en helt annan byggkvalite överlag.

De allra billigaste objektiven brukar dessutom endast fungerar med APS-C sensorer.
Då dessa sensorer är betydlig mindre än FF-sensorer (FF=full format), så krävs inte alls lika mycket plast/glas i gluggarna för att täcka ut hela sensorn.

Till sist så är det inte bara ljusstyrka och skärpa som brukar skilja de billigaste och de dyraste gluggarna.
Även kontrast och färgåtergivning kan skilja en hel del.

 

[hockeyfotografen]

GreveTure skrev samtidig som mig, fast bättre

 

[David G]

Antagligen skulle ett F1,4 objektiv kunna kosta 500 kr om man använde vanligt pressgjutet fönsterglas i linserna, frågan är ju bara om nån skulle vilja ha det?

 

[Anders Östberg]

Folk köper ju Lens-in-a-cap och Lensbaby, så visst finns det en marknad för det objektivet.

 

[2L8]

Har ni sett hur Canon Ef 500/4L IS USM tillverkas? Inte undra på att det är dyra prylar! Filmen visar från tillverkning av linser till montering!

Tryck på Virtual Lens Plant

http://www.canon.com/camera-museum/tech/l_plant/f_index.html

 

[Grevture]

Antagligen skulle ett F1,4 objektiv kunna kosta 500 kr om man använde vanligt pressgjutet fönsterglas i linserna, frågan är ju bara om nån skulle vilja ha det?

Nej, att byta ut glaset mot ett med lägre kvalitet skulle sannolikt i bästa fall bara ha en marginell påverkan på priset. Det som gör extrema ljusstyrkor så dyra är snarare formen på linselementen, deras inbördes precision och det faktum att med större bländaröppningar måste du börja kompensera för fler och fler optiska fenomen för att bildkvaliteten skall hållas hjälpligt konstant över bildytan.

Att i det läget byta till ett billigare glas som ger mängder med ströljus och felbrytningar skulle bara leda till att man fick ta till en ännu mer komplicerad optisk konstruktion för att överhuvud taget få en medioker bildkvalitet - så resultatet skulle sannolikt bli ett ännu dyrare objektiv med sämre bild.

Att konstruera ett normalobjektiv eller längre för en kamera
- utan spegelbox så objektivet kan byggas nära sensorn
- med måttlig maxbländare på säg f5,6
- med fast fokuseringsavstånd
- och där bildkvaliteten bara behöver vara bra i centrum
är optiskt mycket enkelt.

Men om du sedan bara tillför till synes enkla och självklara saker som variabelt fokusavstånd och utrymme för spegelboxen i en vanlig spegelreflexkamera så blir objektivet genast mer komplicerat. Vill du sedan ha någorlunda jämn bildkvalitet över hela ytan börjar det bli riktigt krångligt med flera olika optiska kompensationer som delvis motverkar varandra vilket gör dem svåra att balansera. Några exempel: att förbättra hörnskärpan innebär ofta att du måste offra mittskärpa, att få snyggare bakgrundsoskärpa kan leda till fulare förgrundsoskärpa, att öka kontrasten kan förstöra bakgrundsoskärpan osv. Varje sak du försöker fixa leder ofta till ett annat problem någon annanstans.

Att sedan öka den maximala ljusstyrkan krånglar till vart och ett av de sakerna som nämndes innan ytterligare, och krångligheten accelererar ju större bländaröppningar vi pratar om. Som enkel tumregel så kan man säga att det på de flesta brännvidder är rimligt enkelt att få till ljustyrkor upp till 2,8 eller däromkring, sedan blir det avsevärt svårare och mer tillkrånglat för varje ökning av ljusstyrkan därutöver. För man dessutom in zoomning i det hela blir det som jag nämnde förut så tillkrånglat att man får huvudvärk bara av att tänka på det

Med det i bakhuvudet, är det fortfarande någon som undrar varför det är så sällsynt med zoomar som är ljusstarkare än 2,8?

 

[Anders Östberg]

Det är väl dessutom inte bara storlek och form på glaset utan även en mängd olika typer av glas med varierande brytningsindex, det verkar komplicerat att designa optik, speciellt snabb vidvinklig optik. Att ersätta alla linser med fönsterglas skulle kanske inte ens gå.

 

[The_SuedeII]

Och när man betänker på vad vi kräver av att objektiv så är det kanske inte så konstigt att tillverkningskostnaderna stiger med ljusstyrkan...

Här kommer lite siffror, dom som inte tycker om såna obehagliga saker får blunda en stund...!

Ljusstyrka är lika med
verklig bländararea x bildvinkeln uttryckt som en rymdvinkel

Om ett objektiv ska vara "skarpt" så ska allt ljus från en viss punkt framför objektivet stråla in genom hela bländararean för att i objektivet koncentreras till ca fyra bildpunkter på sensorn... (EN bildpunkt är nog lite mycket att kräva)

Alltså:

Senselarean i en D700 x 4 :
8.45µm x 8.45µm x 4 = 0.00028mm2

Bländararean i det "värsta" exemplet jag personligen kan relatera till, min 200F2:
Area = r^2 x pi ; r = 200/4 = 50mm
50^2 x pi = 7854mm2

Mängden "koncentrering" av ljus för att objektivet ska uppfattas som skarpt är alltså:
Bländararea / (4x senselarean):
7854 / 0.00028 = 27499935 = 27.5 miljoner gånger!

För en 200F5.6 så är bländararean "bara" 980mm2, och koncentreringen av ljuset alltså:
"bara" 3.4 miljoner ggr

Dubbla ljusstyrkan kräver:
1.41 ggr större diameter på linserna i objektivet =
dubbelt så mycket vikt/volym i glas!

Lägg till detta sedan att tillverkningstoleranserna måste hållas lägre ju större glasyta man man använder, så är det kanske inte så konstigt med prisskillnaden...

Glas ingående i "normala" objektivkonstruktioner har brytningsindex som QC-kontrolleras till tusendelar av mätvärdet, och oftast ligger man på fyra - sex olika glastyper i ett objektiv för att hålla rätt på alla olika färgbrytningar... Olika färger "vinklas av" olika mycket när de passerar in eller ut genom en glas/luft-yta...

 

[Sanoj_lidatorp]

Här kan du kolla på en Nikon D3 inkl en 24-70 f2.8 i genomskärning för att se hur mycket glas det är egentligen:

http://www.digitalpixels.net/2009/02/photo-gear/nikon-d3-camera-cut-in-half-photos/

// Jonas

 

[David G]

Nej, att byta ut glaset mot ett med lägre kvalitet skulle sannolikt i bästa fall bara ha en marginell påverkan på priset. Det som gör extrema ljusstyrkor så dyra är snarare formen på linselementen, deras inbördes precision och det faktum att med större bländaröppningar måste du börja kompensera för fler och fler optiska fenomen för att bildkvaliteten skall hållas hjälpligt konstant över bildytan.

Att i det läget byta till ett billigare glas som ger mängder med ströljus och felbrytningar skulle bara leda till att man fick ta till en ännu mer komplicerad optisk konstruktion för att överhuvud taget få en medioker bildkvalitet - så resultatet skulle sannolikt bli ett ännu dyrare objektiv med sämre bild.

Att konstruera ett normalobjektiv eller längre för en kamera
- utan spegelbox så objektivet kan byggas nära sensorn
- med måttlig maxbländare på säg f5,6
- med fast fokuseringsavstånd
- och där bildkvaliteten bara behöver vara bra i centrum
är optiskt mycket enkelt.

Men om du sedan bara tillför till synes enkla och självklara saker som variabelt fokusavstånd och utrymme för spegelboxen i en vanlig spegelreflexkamera så blir objektivet genast mer komplicerat. Vill du sedan ha någorlunda jämn bildkvalitet över hela ytan börjar det bli riktigt krångligt med flera olika optiska kompensationer som delvis motverkar varandra vilket gör dem svåra att balansera. Några exempel: att förbättra hörnskärpan innebär ofta att du måste offra mittskärpa, att få snyggare bakgrundsoskärpa kan leda till fulare förgrundsoskärpa, att öka kontrasten kan förstöra bakgrundsoskärpan osv. Varje sak du försöker fixa leder ofta till ett annat problem någon annanstans.

Att sedan öka den maximala ljusstyrkan krånglar till vart och ett av de sakerna som nämndes innan ytterligare, och krångligheten accelererar ju större bländaröppningar vi pratar om. Som enkel tumregel så kan man säga att det på de flesta brännvidder är rimligt enkelt att få till ljustyrkor upp till 2,8 eller däromkring, sedan blir det avsevärt svårare och mer tillkrånglat för varje ökning av ljusstyrkan därutöver. För man dessutom in zoomning i det hela blir det som jag nämnde förut så tillkrånglat att man får huvudvärk bara av att tänka på det

Med det i bakhuvudet, är det fortfarande någon som undrar varför det är så sällsynt med zoomar som är ljusstarkare än 2,8?

Tror du missförstof vad jag menade med: "frågan är ju bara om nån skulle vilja ha det?", vad som avsågs var att det utan andra ändringar antagligen skulle bli ett dåligt objektiv. Klart att det kan bli jätte billigt om man använder oslipat glas i ett plaströr, skulle säkert gå att göra för under 100kr om man även gjöt linserna i plast.

Nu vet jag inte liter priset på plast är, men om man tog en vanlig 50/1,4 konstruktion och gjorde allt i blast nog tror jag att det skulle bli billigt, frågan är ju bara om nån skulle vilja ha det?
Ínte jag i alla fall, men så är jag ju ingen sån där plastlinskamerafantast.