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Physik & Co

Eingetragen von
Gast
am Samstag, 11. Februar 2006 - 14:17

Folgendes möchte ich kommentieren:

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Zur Weitwinkelschwäche bei Vollformat:
Das ist ja wohl der dümmste Witz überhaupt. Vollformat hat im Gegensatz zu Crop-Formaten eben keine Weitwinkelschwäche. Im Gegenteil. Es lassen sich viel einfacher Objektive mit vernünftigem WW bauen, als für Crop-Kameras.
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Laut Olympus ist für digitale Sensoren ein erheblich größere Bajonettöffnung erforderlich als für Film, um den Strahlengang für die Bedürfnisse digitaler Sensoren optimieren zu können.
Ob man das nun glaubt oder nicht sei dahingestellt, es ist aber wohl so, dass das Zuiko 7-14 an 4/3 die Canon Optiken 16-35 bzw 17-40 am "Vollformat" klar(!) schlägt, was die Abbildunsgleistungen am Bildrand, Vignettierung und Verzeichnung betrifft. Deutlich mehr Weitwinkel bietet es obendrein auch noch.
Nachzulesen in den beiden mir bekannten Tests dazu im Fotomagazin und in der Chasseur d'Images.

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Ihre eigens nur für 4/3 gebauten Objektive leiden aber an einem ganz anderen Problem im Vergleich zu Objektiven für Vollformat: Ihre physikalisch mögliche Auflösung ist im Vergleich (wg. der deutlich geringeren Baugröße) viel kleiner. Spätestens wenn Sensoren mit 16 oder mehr Megapixeln stand der Technik sind (wo Oly mit seinem kleinen Sensor auch schon Probleme bekommen wird), kommen diese Objektive an ihre Grenzen.
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Das ist Quatsch.

Nach dieser Logik dürfte eine Panasonic FZ 30 z.B. garnicht existieren. Deren Optik kann Bayer interpolierte 8MP auf einem 7,2mm x 5,3mm großen Sensor sehr wohl noch problemlos auflösen.

Umgerechnet auf den 18mm x 13,5mm großen 4/3 Sensor wären das 51 MP.

Auch sind die 4/3 Optiken auf weitaus höhere Auflösungen ausgelegt, deswegen werden die MTF Kurven z.B. auf der Olympus homapge auch bei 20 lp/mm und 60 lp/mm angegeben und nicht wie bei den (Canon) Kleinbildoptiken für 10 lp/mm und 30 lp/mm

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Oder was glaubt ihr wohl, warum die winzigen Optiken in Handys, trotz einer oftmals beeindruckenden Lichtstärke von f/2.8 oder besser niemals für echte Digitalkameras in Frage kämen? Der Logik der Olympus Anhänger zufolge, müsste es ja so sein, dass kleiner besser ist. Also kleinere Sensoren und kleinere Objektive und schon ist alles gut.
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Kleiner hat zum einem den sehr naheliegenden Vorteil, dass es eben kleiner und leichter ist. Kleinbild hat sich damals ja nicht umsonst gegen Großformat weitgehend durchgesetzt. An der Bildqualität lag das gewiss nicht.

In der Elektronik (und in diesem Bereich befinden wir uns ja zum großen Teil bei den Sensoren) geht die Entwicklung immer hin zum kleineren.

Zum zweiten sind kleinere Optiken in der Tat besser zu bauen (das müssen sie auch sein).
Die allerbesten Optiken, die auf diesem Planeten existieren werden meines Wissens zum Belichten von Strukturen in der Halbleiterproduktion verwendet oder finden sich in Mikroskopen. Diese Optiken sind idR eher klein.

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Haha! Doof, wenn man dabei die Physik vergisst.
Egal. Sollen die Olympus Fans mit ihrem Heiligenschrein 4/3 doch glücklich werden.
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Das einzige was in der Physik die Auflösung begrenzt ist die Beugung:

Nach dem Raleigh Kriterim ergibt sich für die Durchmesser der Beugungsscheibchen:

r = 1,22 * lambda * F * (m+1)

Lambda = 0,55µm (grünes Licht)
F = Blendenzahl
m = Abbildungsmaßstab (vereinfachen wir mal auf 0, im Makrobereich hätte hier der kleine Sensor übrigens sogar einen Vorteil da m entsprechend kleiner ist)

Bei Bayer Sensoren geht man davon aus, dass der Durchmesser des Beugungsscheibchen gleich der Diagonale eines 4 Pixel großen RGBG Clusters sein darf.

So ergibt sich dann am Ende folgender Zusammenhang, wenn x die minimale Kantenlänge eines "Bayer" Pixels ist und F die Blendenzahl:

x = 0,48µm * F

Für einen Sensor der Fläche A (in mm²) ergibt das folglich die maximale durch die Beugung limitierte Auflösung an Bayer interpolierten Megapixeln P:

P = A / (0,23mm² * F²) (Einheit ist Millionen Pixel)

Der fourthirds Sensor hat die Fläche A = 18mm x 13,5mm = 243mm²

Damit ergibt sich für den fourthirds Sensor die ausschließlich von der Blendenzahl F abhängige maximale (theoretische) Auflösung von:

P = 1075 / F² (in Millionen Pixel)

Als Beispiel für F=2,8 ergibt sich dann eine physikalische Grenze von 137 Millionen Pixeln. Das sollte wohl den meisten ausreichen, nehme ich an.

Wer die Werte eines Handysensors verwendet, der vielleicht 12mm² groß ist und eine Blendezahl von F3,5 zugrunde legt kommt somit auf eine maximale Auflösung von 4 Millionen Pixel, was auch erklärt, warum die Handys auch bereits diesen physikalischen Grenzen unterworfen sind.

Das Potential eines 4/3 Sensors ist allerdings weitaus höher und wird außer bei kleinen Blendenzahlen zur Erzielung maximaler Schärfentiefe (wie jeder andere Sensor beliebiger Größe auch, denn die Blendenabhängigkeit Schärfentiefe und Beugung heben sich bei unterschiedlichen Formaten auf) keineswegs von der Physik limitiert sein, sondern von der Qualität der optischen Rechnung.

Und hier ist klein keineswegs ein Nachteil, eher im Gegenteil.

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