Fnummer

Im Optik, das Fnummer eines optischen Systems wie a Kameraobjektiv ist der Verhältnis des Systems des Systems Brennweite zum Durchmesser der Eingangspupille ("klar Öffnung").^[1][2][3] Es ist auch als die bekannt Fokusverhältnis, F-Ratio, oder F-Stopund ist sehr wichtig in Fotografie.^[4] Es ist ein dimensionslose Zahl Das ist ein quantitatives Maß von Linsengeschwindigkeit; Das Erhöhen der F-Nummer wird als bezeichnet als anhalten. Die Fnum Haken f mit dem Format f/N, wo N ist die F-Nummer.

Die F-Nummer ist die gegenseitig des relative Blende (Der Aperturdurchmesser geteilt durch Brennweite).^[5]

Notation

Die F-Nummer N wird gegeben durch:

wo ${\ displayStyle f}$ ist der Brennweite, und ${\ displayStyle d}$ ist der Durchmesser der Eingangsschüler (wirksame Blende). Es ist üblich, F-Zahlen zu schreiben, der von vorangegangen ist "f/", was einen mathematischen Ausdruck des Eingangspupillendurchmessers in Bezug ${\ displayStyle f}$ und N.^[1] Zum Beispiel wenn a Linsen Die Brennweite betrug 10 mm und der Eingangsmesser von 5 mm, die F-Number würde 2 sein. Dies würde als "ausgedrückt" als "ausgedrückt"f/2 "in einem Objektivsystem. Der Aperturdurchmesser wäre gleich ${\ displayStyle f/2}$.

Die meisten Objektive haben ein verstellbares Membran, was die Größe der Größe der verändert Blende stoppen und so die Eingangsschülergröße. Dies ermöglicht es dem Praktizierenden, die F-Number entsprechend den Bedürfnissen zu variieren. Es sollte geschätzt werden, dass der Eingangspupillendurchmesser aufgrund der Vergrößerungswirkung von Linsenelementen vor der Apertur nicht unbedingt gleich dem Blende -Stoppdurchmesser ist.

Ignoriert Unterschiede in der Lichtübertragungseffizienz, ein Objektiv mit einer größeren F-Number-Projekte projiziert dunklere Bilder. Die Helligkeit des projizierten Bildes (Beleuchtung) relativ zur Helligkeit der Szene im Sichtfeld der Linse (Sichtweise (Luminanz) nimmt mit dem Quadrat der F-Nummer ab. Eine 100 mm Brennweite f/4 Objektiv hat einen Eingangspupilledurchmesser von 25 mm. Eine 100 mm Brennweite f/2 Objektiv hat einen Eingangspupillendurchmesser von 50 mm. Da die Fläche wie das Quadrat des Pupillendurchmessers variiert,^[6] die von der zugelassene Lichtmenge f/2 Objektiv ist viermal so hoch wie das der f/4 Objektiv. Um dasselbe zu erhalten fotografische BelichtungDie Belichtungszeit muss um den Faktor vier verringert werden.

Eine 200 mm Brennweite f/4 Objektiv hat einen Eingangspupilledurchmesser von 50 mm. Der Pupille des 200 -mm -Objektivs hat das vierfache Bereich der 100 mm f/4 Lens -Eingangspupille und sammelt somit viermal so viel Licht aus jedem Objekt im Sichtfeld des Objektivs. Aber im Vergleich zum 100 -mm -Objektiv projiziert das 200 -mm -Objektiv ein Bild jedes Objekts doppelt so hoch und doppelt so breit und deckt das vierfache Gebiet ab, so Gegebener Luminanz.

A T-Stopp ist eine F-Number, die angepasst ist, um die Effizienz der Lichtübertragung zu berücksichtigen.

Stopps, F-Stop-Konventionen und Exposition

Das Wort Pause ist manchmal verwirrend aufgrund seiner vielfältigen Bedeutungen. Ein Stopp kann ein physisches Objekt sein: ein undurchsichtiger Teil eines optischen Systems, das bestimmte Strahlen blockiert. Das Blende stoppen ist die Blendeneinstellung, die die Helligkeit des Bildes begrenzt, indem die Eingangspupillengröße eingeschränkt wird, während a Feldstopp Ist ein Stopp, der Licht ausschneiden soll, das außerhalb des gewünschten Sichtfelds liegt und möglicherweise zu Fackeln oder anderen Problemen führen kann, wenn sie nicht gestoppt werden.

In der Fotografie sind Stopps auch a Einheit Wird verwendet, um Verhältnisse von Licht oder Exposition zu quantifizieren, wobei jeder zusätzliche Stopp einen Faktor von zwei bedeutet, und jeder subtrahierte Stopp bedeutet einen Faktor der Hälfte. Die One-Stop-Einheit ist auch als EV bekannt (Belichtungswert) Einheit. Auf einer Kamera wird die Blendeneinstellung traditionell in diskreten Schritten angepasst, bekannt als F-Stops. Jeder "Pause"ist mit seiner entsprechenden Fnum ${\ displayStyle 1/{\ sqrt {2}}}$ oder ca. 0,7071 und damit eine Halbierung des Gebiets des Schülers.

Die meisten modernen Objektive verwenden eine Standard-F-Stop-Skala, die ungefähr ist Geometrische Sequenz von Zahlen, die der Sequenz der entsprechen Kräfte des Quadratwurzel von 2: f/1,, f/1.4, f/2,, f/2.8, f/4,, f/5.6, f/8,, f/11, f/16, f/22, f/32, f/45, f/64, f/90, f/128 usw. Jedes Element in der Sequenz ist ein Stopp niedriger als das Element links und ein Stopp höher als das Element rechts. Die Werte der Verhältnisse werden auf diese speziellen herkömmlichen Zahlen abgerundet, um sich leichter zu erinnern und aufzuschreiben. Die obige Sequenz wird erhalten, indem die folgende exakte geometrische Sequenz approximiert wird:

Auf die gleiche Weise wie ein F-Stopp einem Faktor von zwei in Lichtintensität entspricht, Verschlusszeiten sind so angeordnet, dass sich jede Einstellung in der Dauer um den Faktor von ungefähr zwei von ihrem Nachbarn unterscheidet. Das Öffnen eines Objektivs durch einen Stopp ermöglicht es doppelt so viel Licht, in einem bestimmten Zeitraum auf den Film zu fallen. Um bei dieser größeren Blende die gleiche Belichtung zu haben wie bei der vorherigen Blende, würde der Verschluss halb so lang (d. H. Dokale Geschwindigkeit) geöffnet. Der Film reagiert gleichermaßen auf diese gleichen Lichtmengen, da er die Eigenschaft von hat Gegenseitigkeit. Dies gilt weniger für extrem lange oder kurze Expositionen, wo wir haben Gegenseitigkeitsausfall. Blenden, Verschlusszeiten und Filmempfindlichkeit sind miteinander verbunden: Für konstante Helligkeit der Szene, Verdoppelung des Blendenbereichs (One Stop), halbiert die Verschlusszeit (verdoppelt die Zeit offen) oder die Verwendung eines Films doppelt so empfindlich, hat den gleichen Effekt auf die entlarvtes Bild. Für alle praktischen Zwecke ist keine extreme Genauigkeit erforderlich (mechanische Verschlusszeiten waren notorisch ungenau, da Verschleiß und Schmierung variierten, ohne dass sich die Exposition auswirkte). Es ist nicht wichtig, dass Aperturbereiche und Verschlusszeiten nicht um den Faktor von genau zwei variieren.

Fotografen drücken manchmal andere aus Exposition Verhältnisse in Bezug auf "Stopps". Wenn Sie die F-Number-Markierungen ignorieren, machen die F-Stops a Logarithmische Darstellung von Expositionsintensität. Angesichts dieser Interpretation kann man dann daran denken, einen halben Schritt entlang dieser Skala zu nehmen, um einen Belichtungsunterschied von "halben Stopp" zu machen.

Bruchfreie stoppt

Die meisten Kameras des 20. Jahrhunderts hatten eine kontinuierlich variable Blende unter Verwendung eines Irisblendemit jedem vollen Stopp markiert. Die Klick-Stopp-Blende kam in den 1960er Jahren gemeinsam zu verwenden. Die Blendenskala hatte normalerweise einen Klickstopp bei jedem ganzen und halb Stopp.

Bei modernen Kameras, insbesondere wenn die Blende auf den Kameratuch festgelegt ist, wird Fnumber oft feiner als Schritte eines Stopps unterteilt. Schritte von einem Drittel Station (1⁄3 Ev) sind am häufigsten, da dies dem ISO -System von entspricht Filmgeschwindigkeiten. Bei einigen Kameras werden Half-Stop-Schritte verwendet. Normalerweise werden die vollen Stopps markiert und die Zwischenpositionen werden geklickt. Als Beispiel hält die Blende, die ein Drittel ist, kleiner als f/2.8 ist f/3.2, zwei Drittel kleiner sind f/3.5 und ein ganzer Stopp kleiner ist f/4. Die nächsten F-Stops in dieser Sequenz sind:

Um die Schritte in einem vollständigen Stopp (1 ev) zu berechnen, den man verwenden könnte

Die Schritte in einer halben Stopp (1⁄2 EV) Serie wäre

Die Schritte in einem dritten Stopp (1⁄3 EV) Serie wäre

Wie in den früheren Standards für DIN- und ASA-Filmgeschwindigkeiten wird die ISO-Geschwindigkeit nur in einem Drittel-Stopp-Schritten definiert, und die Verschlusszeiten von Digitalkameras sind in gegenseitiger Sekunden häufig in der gleichen Skala. Ein Teil des ISO -Bereichs ist die Sequenz

Während Verschlusszeiten in gegenseitigen Sekunden einige herkömmliche Unterschiede in ihrer Zahlen aufweisen (1⁄15, 1⁄30, und 1⁄60 Zweite statt 1⁄16, 1⁄32, und 1⁄64).

In der Praxis ist die maximale Blende eines Objektivs oft keine Integral- Kraft von √2 (d. h., √2 zur Kraft einer ganzen Zahl), in diesem Fall ist es normalerweise eine halbe oder dritte Station über oder unter einer integralen Leistung von √2.

Moderne, elektronisch kontrollierte austauschbare Linsen, wie sie für SLR-Kameras verwendet werden 1⁄8-Stop -Schritte, also die Kameras ' 1⁄3-Stop -Einstellungen werden von den nächsten angenähert 1⁄8-dop -Einstellung in der Linse.

Standard-Full-Stop-F-Number-Skala

Einschließlich Blendenwert EIN V:

Konventionelle und berechnete F-Numbers, Full-Stop-Serie:

EIN V	–2	–1	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
N	0,5	0,7	1.0	1.4	2	2.8	4	5.6	8	11	16	22	32	45	64	90	128	180	256
berechnet	0,5	0,707 ...	1.0	1.414 ...	2.0	2.828 ...	4.0	5.657 ...	8.0	11.31 ...	16.0	22.62 ...	32.0	45,25 ...	64.0	90.51 ...	128.0	181.02 ...	256.0

Typische Fn-Number-Skala der Hälfte

EIN V	–1	− 1⁄2	0	1⁄2	1	1+1⁄2	2	2+1⁄2	3	3+1⁄2	4	4+1⁄2	5	5+1⁄2	6	6+1⁄2	7	7+1⁄2	8	8+1⁄2	9	9+1⁄2	10	10+1⁄2	11	11+1⁄2	12	12+1⁄2	13	13+1⁄2	14
N	0,7	0,8	1.0	1.2	1.4	1.7	2	2.4	2.8	3.3	4	4.8	5.6	6.7	8	9.5	11	13	16	19	22	27	32	38	45	54	64	76	90	107	128

Typische Fn-Number-Skala mit einem Drittel

EIN V	–1	− 2⁄3	− 1⁄3	0	1⁄3	2⁄3	1	1+1⁄3	1+2⁄3	2	2+1⁄3	2+2⁄3	3	3+1⁄3	3+2⁄3	4	4+1⁄3	4+2⁄3	5	5+1⁄3	5+2⁄3	6	6+1⁄3	6+2⁄3	7	7+1⁄3	7+2⁄3	8	8+1⁄3	8+2⁄3	9	9+1⁄3	9+2⁄3	10	10+1⁄3	10+2⁄3	11	11+1⁄3	11+2⁄3	12	12+1⁄3	12+2⁄3	13
N	0,7	0,8	0.9	1.0	1.1	1.2	1.4	1.6	1.8	2	2.2	2.5	2.8	3.2	3.5	4	4.5	5.0	5.6	6.3	7.1	8	9	10	11	13	14	16	18	20	22	25	29	32	36	40	45	51	57	64	72	80	90

Manchmal ist die gleiche Zahl auf mehreren Skalen enthalten; Zum Beispiel eine Blende von f/1.2 kann in einer halben Stop verwendet werden^[7] oder ein Drittel-Stop-System;^[8] manchmal f/1.3 und f/3.2 und andere Unterschiede werden für die Drittelstoppskala verwendet.^[9]

Typische Einviertel-Stop-Fnum-Skala

EIN V	0	1⁄4	1⁄2	3⁄4	1	1+1⁄4	1+1⁄2	1+3⁄4	2	2+1⁄4	2+1⁄2	2+3⁄4	3	3+1⁄4	3+1⁄2	3+3⁄4	4	4+1⁄4	4+1⁄2	4+3⁄4	5
N	1.0	1.1	1.2	1.3	1.4	1.5	1.7	1.8	2	2.2	2.4	2.6	2.8	3.1	3.3	3.7	4	4.4	4.8	5.2	5.6

EIN V	5	5+1⁄4	5+1⁄2	5+3⁄4	6	6+1⁄4	6+1⁄2	6+3⁄4	7	7+1⁄4	7+1⁄2	7+3⁄4	8	8+1⁄4	8+1⁄2	8+3⁄4	9	9+1⁄4	9+1⁄2	9+3⁄4	10
N	5.6	6.2	6.7	7.3	8	8.7	9.5	10	11	12	14	15	16	17	19	21	22	25	27	29	32

H-Stopp

Ein H-Stopp (Für Loch ist nach Übereinkommen mit Großbuchstaben h) ein F-Number-Äquivalent für eine wirksame Exposition basierend auf der Fläche, die durch die Löcher in der Löcher bedeckt ist Diffusionsscheiben oder Blende Sieb gefunden in Rodenstock Imagon Linsen.

T-Stopp

A T-Stopp (Für Übertragungsstopps ist nach Übereinkommen mit Großbuchstaben T) eine F-Number, die an die Lichtübertragungseffizienz angepasst wird (Effizienz der Lichtübertragung) (Durchlässigkeit). Ein Objektiv mit einem T-Stop von N projiziert ein Bild der gleichen Helligkeit wie ein ideales Objektiv mit 100% Durchlässigkeit und ein Fnum von N. Top eines bestimmten Linsens, T, wird gegeben, indem die F-Number durch die Quadratwurzel der Durchlässigkeit dieser Linse geteilt wird:

Zum Beispiel eine f/22.0 Objektiv mit einer Transmission von 75% hat einen T-Stop von 2,3:Da reale Objektive Übermittlungen von weniger als 100%haben, ist die T-Stop-Zahl eines Objektivs immer größer als die Fnum.^[10]

Mit 8% Verlust pro Luftglasoberfläche auf Objektiven ohne Beschichtung, Multikoating Objektiven sind der Schlüssel für die Objektivdesign, um die Übertragungsverluste von Linsen zu verringern. Einige Überprüfungen von Objektiven messen die T-Stop- oder Übertragungsrate in ihren Benchmarks.^[11][12] T-Stops werden manchmal anstelle von F-Zahlen verwendet, um die Exposition genauer zu bestimmen, insbesondere bei der Verwendung von externem Lichtmesser.^[13] Objektivsendungen von 60% –95% sind typisch.^[14] T-Stops werden häufig in der Kinematographie verwendet, bei denen viele Bilder in schneller Folge gesehen werden und selbst kleine Veränderungen in der Exposition spürbar sind. Kinokameraobjektive werden normalerweise in T-Stops anstelle von F-Zahlen kalibriert.^[13] In stillem Fotografieren, ohne dass die strenge Konsistenz aller verwendeten Objektive und Kameras erforderlich ist, sind geringfügige Unterschiede in der Exposition weniger wichtig. T-Stops werden jedoch immer noch in einigen Arten von Speziallinsen verwendet, wie sie Smooth Trans Focus Objektive von Minolta und Sony.

Sonnige 16 Regel

Ein Beispiel für die Verwendung von F-Zahlen in der Fotografie ist das sonnige 16 Regel: Eine ungefähr korrekte Belichtung wird an einem sonnigen Tag mit einer Blende von erhalten f/16 und die Verschlussgeschwindigkeit, die dem gegenseitigen ISO -Geschwindigkeit des Films am nächsten liegt; Zum Beispiel mit ISO 200 -Film, einer Blende von f/16 und eine Verschlusszeit von 1⁄200 zweite. Die F-Nummer kann dann für Situationen mit niedrigerem Licht nach unten eingestellt werden. Die Auswahl einer niedrigeren F-Nummer "Öffnen" das Objektiv. Die Auswahl eines höheren F-Numbers ist das Objektiv "Schließen" oder "Stoppen".

Auswirkungen auf die Bildschärfe

Tiefenschärfe Erhöht sich mit F-Number, wie im Bild hier dargestellt. Dies bedeutet, dass Fotos, die mit einer niedrigen F-Nummer (große Blende) aufgenommen wurden, tendenziell Probanden in einem Abstand im Fokus haben, wobei der Rest des Bildes (näher und weiter Elemente) unscharf ist. Dies wird häufig für verwendet Naturfotografie und Porträtmalerei Weil Hintergrund verschwommen ist (die ästhetische Qualität, die als "bekannt als" bekanntBokeh') Kann ästhetisch ansprechend sein und stellt den Zuschauer auf das Hauptthema im Vordergrund. Das Tiefenschärfe eines Bildes, das an einer gegebenen F-Nummer erzeugt wurde, hängt auch von anderen Parametern ab, einschließlich der Brennweite, die Themenentfernung und die Format des Films oder Sensors, mit dem das Bild erfasst wurde. Feldtiefe kann je nach Sichtwinkel, Subjektabstand und beschrieben werden Eingangspupille Durchmesser (wie in Von Rohrs Methode). Infolgedessen haben kleinere Formate ein tieferes Feld als größer Betrachtungswinkel Da ein kleineres Format eine kürzere Brennweite (breitere Winkellinse) erfordert, um den gleichen Sichtwinkel zu erzeugen, und die Feldtiefe mit kürzeren Brennweiten steigt. Daher erfordern reduzierte Effekte des Feldes bei der Verwendung von Kameras mit Kleinformat kleinere F-Zahlen (und somit möglicherweise schwierigere oder komplexere Optik) als bei der Verwendung von Kameras mit größerer Format.

Über den Fokus hinaus hängt die Bildschärfe durch zwei verschiedene optische Effekte mit F-Number zusammen: Abweichung, aufgrund des unvollständigen Objektivdesigns und Beugung Welches ist auf die Wellen Natur des Lichts zurückzuführen.^[15] Der verschwommene F-Stopp variiert mit dem Objektivdesign. Für moderne Standardlinsen mit 6 oder 7 Elementen, die Schärfe Bild wird oft umgeben f/5.6–f/8, während für ältere Standardlinsen nur 4 Elemente (nur 4 Elemente (Tessar -Formel) Halten Sie an f/11 gibt das schärfste Bild. Die größere Anzahl von Elementen in modernen Objektiven ermöglicht es dem Designer, Aberrationen zu kompensieren, sodass das Objektiv bei unteren F-Zumber besseren Bilder liefern kann. Bei kleinen Öffnungen werden Feldtiefe und Aberrationen verbessert, aber aber Beugung erzeugt mehr Verbreitung des Lichts und verursacht Unschärfe.

Light-Falloff ist auch empfindlich gegenüber F-Stop. Viele Weitwinkelobjektive zeigen einen erheblichen leichten Rückfall (Vignettierung) an den Rändern für große Öffnungen.

Fotojournalisten haben ein Sprichwort, "f/8 und da sein", was bedeutet, dass es wichtiger ist, vor Ort zu sein, als sich um technische Details zu sorgen. Praktisch, f/8 (in 35 mm und größeren Formaten) ermöglicht eine angemessene Feldtiefe und eine ausreichende Linsengeschwindigkeit für eine anständige Basisbelichtung in den meisten Tageslichtsituationen.^[16]

Menschliches Auge

Berechnung der F-Nummer der menschliches Auge beinhaltet die Berechnung der physischen Blende und der Brennweite des Auges. Die Pupille kann bis zu 6 bis 7 mm weit geöffnet sein, was sich in die maximale physische Blende niederschlägt.

Die Fnum des menschlichen Auges variiert von ungefähr f/8.3 an einem sehr hell beleuchteten Ort auf ungefähr ungefähr f/2.1 im Dunkeln.^[17] Die Berechnung der Brennweite erfordert, dass die lichtrefraktierenden Eigenschaften der Flüssigkeiten im Auge berücksichtigt werden. Die Behandlung des Auges als gewöhnliche luftgefüllte Kamera und Linse führt zu einer anderen Brennweite und führt somit zu einer falschen Fnum.

Giftige Substanzen und Gifte (wie Atropin) kann den Blendenbereich erheblich reduzieren. Pharmazeutische Produkte wie Augentropfen können auch ähnliche Nebenwirkungen verursachen. Tropicamid und Phenylephrin werden in der Medizin als Mydriatik verwendet, um die Schüler für die Untersuchung von Netzhaut und Linsen zu erweitern. Diese Medikamente werden in etwa 30 bis 45 Minuten nach der Instillation wirksam und dauern ungefähr 8 Stunden. Atropin wird auch so verwendet, aber seine Auswirkungen können zusammen mit dem mydriatischen Effekt bis zu 2 Wochen dauern. es produziert Cycloplegie (Ein Zustand, in dem sich die kristalline Augenlinse nicht in der Nähe von Objekten konzentrieren kann). Dieser Effekt verschwindet nach 8 Stunden. Andere Medikamente bieten die gegenteilige Wirkung. Pilokarpin ist ein Miotikum (induziert Miose); Es kann einen Pupille mit einem Durchmesser von nur 1 mm durch die Person und ihre Augenmerkmale machen. Solche Tropfen werden in sicherem verwendet Glaukom Patienten, um akute Glaukomangriffe zu verhindern.

Fokusverhältnis in Teleskopen

In der Astronomie wird die F-Number allgemein als die bezeichnet Fokusverhältnis (oder F-Ratio) notiert als ${\ displayStyle n}$. Es ist immer noch definiert wie die Brennweite ${\ displayStyle f}$ von einem Zielsetzung geteilt durch seinen Durchmesser ${\ displayStyle d}$ oder durch den Durchmesser eines Öffnung Stoppen Sie im System:

Obwohl die Prinzipien des Fokusverhältnisses immer gleich sind, kann sich die Anwendung, auf die sich das Prinzip begeben, unterscheiden. Im Fotografie Das Fokusverhältnis variiert die Beleuchtungsstrafe der Fokusebene (oder die optische Leistung pro Bereicheinheit im Bild) und dient zur Steuerung von Variablen wie z. Tiefenschärfe. Bei Verwendung eines Optisches Teleskop In der Astronomie gibt es keine Tiefe des Feldes, und die Helligkeit von Sternpunktquellen in Bezug auf die gesamte optische Leistung (nicht durch Fläche) ist nur unabhängig von der Brennweite eine Funktion der absoluten Aperturfläche. Die Brennweite steuert die Sichtfeld des Instruments und der Skala des Bildes, die in der Fokusebene zu einem dargestellt wird Okular, Filmplatte oder CCD.

Zum Beispiel die STEIGEN 4-Meter-Teleskop hat ein kleines Sichtfeld (ungefähr f/16) was für Sternstudien nützlich ist. Das LSST 8,4 m Teleskop, das den gesamten Himmel alle drei Tage bedeckt, hat ein sehr großes Sichtfeld. Seine kurze 10,3 m Brennweite (f/1.2) wird durch ein Fehlerkorrektursystem ermöglicht, das sekundäre und tertiäre Spiegel, ein Brechungssystem mit drei Elementen sowie aktive Montage und Optik umfasst.^[18]

Kameragleichung (G#)

Die Kameragleichung oder G#ist das Verhältnis der Glanz Erreichen des Kamerasensors an die Bestrahlung auf der Brennebene der Kameraobjektiv:^[19]

wo τ ist der Übertragungskoeffizient der Linse, und die Einheiten sind invers Steradier (sr^–1).

Fn-Number arbeiten

Die F-Number beschreibt genau die Lichtsammlung eines Objektivs nur für Objekte, die eine unendliche Entfernung entfernt sind.^[20] Diese Einschränkung wird in der Fotografie typischerweise ignoriert, wo Fnum häufig unabhängig vom Abstand zum Objekt verwendet wird. Im Optisches DesignEine Alternative wird häufig für Systeme benötigt, bei denen das Objekt nicht weit von der Linse entfernt ist. In diesen Fällen die Fn-Number arbeiten wird genutzt. Die funktionierende F-Nummer N_w wird gegeben durch:^[20]

wo N ist die unkorrigierte F-Nummer, N / A_i ist der Bildraum Numerische Blende der Linse, ${\ displayStyle | m |}$ ist der absoluter Wert der Linse Vergrößerung für ein Objekt eine bestimmte Entfernung entfernt und P ist der Pupillenvergrößerung. Da die Pupill -Vergrößerung selten bekannt ist, wird häufig angenommen, dass sie 1 ist, was für alle symmetrischen Linsen der richtige Wert ist.

In der Fotografie bedeutet dies, dass sich die wirksame Blende der Linse, wenn man sich näher konzentriert, kleiner wird, was die Belichtung dunkler macht. Die funktionierende F-Nummer wird in der Fotografie häufig als die Fnummer beschrieben, die durch einen Balgfaktor für Linsenverlängerungen korrigiert wurde. Dies ist von besonderer Bedeutung in Makrofotografie.

Geschichte

Das System der F-Zahlen zur Spezifikation relativer Öffnungen im späten 19. Jahrhundert entwickelte sich im Wettbewerb mit mehreren anderen Aperture-Notation.

Ursprünge der relativen Blende

Im Jahr 1867 definierten Sutton und Dawson das "Apertal-Verhältnis" als im Wesentlichen als gegenseitig des modernen F-Numbers. Im folgenden Zitat ist ein "apertales Verhältnis" von "von"1⁄24"wird als das Verhältnis von 150 mm (6 Zoll) zu berechnet 1⁄4 6,4 mm (Zoll), entsprechend einem f/24 f-Stop:

In jedem Objektiv gibt Fokus. Zum Beispiel in einer einzigen Ansichtslinse mit 6-Zoll-Fokus mit a 1⁄4 In. Stop (Apertal Verhältnis ein bis vierundundzwanzigste), alle Objekte, die in Abständen zwischen 20 Fuß von der Linse entfernt liegen und ein unendlicher Abstand von ihm (zum Beispiel ein fester Stern) liegen. 20 Fuß wird daher als "Schwerpunkt" der Linse bezeichnet, wenn dieser Stopp verwendet wird. Der Brennweite ist folglich die Entfernung des nächsten Objekts, der sich in gutem Fokus befindet, wenn das gemahlene Glas für ein extrem entferntes Objekt angepasst wird. Im selben Objektiv hängt der Brennweite von der Größe des verwendeten Zwerchfells ab, während in verschiedenen Linsen das gleiche apertale Verhältnis mit den Fokusbereichen mit zunehmender Brennweite der Linse höher sein werden. Die Begriffe "Apertal Ratio" und "Focal Range" sind nicht allgemein verwendet, aber es ist sehr wünschenswert, dass sie bei der Behandlung der Eigenschaften von fotografischen Linsen die Mehrdeutigkeit und Umschreibung verhindern sollten.^[21]

1874, John Henry Dallmeyer das Verhältnis genannt ${\ displayStyle 1/n}$ Das "Intensitätsverhältnis" einer Linse:

Das Schnelligkeit einer Linse hängt von der Beziehung oder des Verhältnisses der Apertur zum entsprechenden Fokus ab. Um dies zu ermitteln, teilen Sie die Teilen Sie die Äquivalenter Fokus durch den Durchmesser des tatsächlichen Arbeitsblende der fraglichen Linse; und beachten Sie den Quotienten als Nenner mit 1 oder Einheit für den Zähler. So finden Sie das Verhältnis einer Linse von 2 Zoll Durchmesser und 6 Zoll Fokus, dividieren Sie den Fokus durch die Apertur oder 6 geteilt durch 2 gleich 3; d.h. 1⁄3 ist das Intensitätsverhältnis.^[22]

Obwohl er noch keinen Zugang zu hatte Ernst Abbe'S Theorie der Stopps und Schüler,^[23] das wurde weit verbreitet von Siegfried Czapski 1893,^[24] Dallmeyer wusste, dass seine Arbeitsblende war nicht dasselbe wie der physische Durchmesser des Blendenstopps:

Es muss jedoch beobachtet werden, dass um das Reale zu finden IntensitätsverhältnisDer Durchmesser der tatsächlichen Arbeitsöffnung muss festgestellt werden. Dies ist bei einzelnen Linsen oder bei doppelten Kombinationslinsen, die bei der vollständigen Öffnung verwendet werden, leicht zu erreichen, wobei diese lediglich die Anwendung eines Kompassepaars oder der Regel erfordern. Aber wenn Doppel- oder Dreifachkombinationslinsen verwendet werden, wobei die Stopps eingefügt werden zwischen Die Kombinationen sind etwas problematischer; Denn es ist offensichtlich, dass in diesem Fall der Durchmesser des verwendeten Stopps nicht das Maß für den tatsächlichen Lichtstift ist, der durch die vordere Kombination übertragen wird. Um dies zu ermitteln, konzentrieren Sie sich auf ein entferntes Objekt, entfernen Sie den Fokussierungsbildschirm und ersetzen Sie ihn durch den Kollodion -Objektträger, nachdem zuvor ein Stück Pappe anstelle der vorbereiteten Platte eingeführt wurde. Machen Sie mit einem Piercer ein kleines rundes Loch in der Mitte des Papps und nehmen Sie jetzt in einen abgedunkelten Raum. Tragen Sie eine Kerze in der Nähe des Lochs auf und beobachten Sie das beleuchtete Pflaster auf der vorderen Kombination sichtbar. Der sorgfältig gemessene Durchmesser dieses Kreises ist die tatsächliche funktionierende Blende der fraglichen Linse für den jeweiligen Stop.^[22]

Dieser Punkt wird 1893 von Czapski weiter hervorgehoben.^[24] Nach einer englischen Rezension seines Buches im Jahr 1894 "ist die Notwendigkeit, zwischen einer wirksamen Apertur und dem Durchmesser des physischen Stopps klar zu unterscheiden, stark darauf bestanden."^[25]

J. H. Dallmeyers Sohn, Thomas Rudolphus Dallmeyer, Erfinder des Teleobjektivs, folgte dem der Intensitätsverhältnis Terminologie im Jahr 1899.^[26]

Blende -Nummerierungssysteme

Gleichzeitig gab es eine Reihe von Blenden-Nummerierungssystemen mit dem Ziel, die Expositionszeiten in direktem oder umgekehrtem Verhältnis zur Apertur und nicht mit dem Quadrat des F-Numbers oder des umgekehrten Quadrats des apertalen Verhältnisses oder der Intensität zu variieren Verhältnis. Diese Systeme waren jedoch alle eine willkürliche Konstante im Gegensatz zum einfachen Verhältnis von Brennweite und Durchmesser.

Zum Beispiel die Einheitliches System (USA) von Apertures wurde als Standard von der verabschiedet Fotografische Gesellschaft von Großbritannien In den 1880er Jahren. Bothamley sagte 1891: "Die Stopps aller besten Hersteller sind jetzt nach diesem System arrangiert."^[27] US 16 ist die gleiche Blende wie f/16, aber beispielsweise bei einer vollen Stop -Nutzung oder Halbierung der US -Nummer größer oder kleiner, um die US f/11 ist US 8 und f/8 ist US -amerikanische 4. Die erforderliche Expositionszeit ist direkt proportional zur US -amerikanischen Anzahl. Eastman Kodak Gebrauchte US -amerikanische Stopps bei vielen ihrer Kameras mindestens in den 1920er Jahren.

Bis 1895 widerspricht Hodges Bothamley und sagt, dass das Fnum-System übernommen wurde: "Dies heißt das f/x System und die Zwerchfell aller modernen Linsen guter Konstruktion sind so ausgeprägt. "^[28]

Hier ist die Situation, wie sie 1899 zu sehen ist:

Piper im Jahr 1901^[29] Erörtert fünf verschiedene Systeme der Blendenmarkierung: das alte und neue Zeiss Systeme basierend auf der tatsächlichen Intensität (proportional zum gegenseitigen Quadrat des F-Numbers); und die US-amerikanischen, C.I.- und Dallmeyer-Systeme basierend auf Exposition (proportional zum Quadrat der Fnum). Er nennt die F-Number die "Verhältnisnummer", die "Aperture-Verhältnis-Zahl" und "Verhältnisöffnung". Er nennt Ausdrücke wie f/8 Der "Bruchdurchmesser" der Blende, obwohl er buchstäblich dem "absoluten Durchmesser" entspricht, den er als anderer Begriff unterscheidet. Er verwendet manchmal auch Ausdrücke wie "eine Blende von F 8" ohne die vom Schrägstrich angegebene Teilung.

Beck und Andrews im Jahr 1902 über den Standard -Standard der Royal Photographic Society von sprechen f/4,, f/5.6, f/8,, f/11.3 usw.^[30] Der R.P.S. hatte ihren Namen geändert und zwischen 1895 und 1902 einige Zeit vom US -amerikanischen System abgezogen.

Typografische Standardisierung

Bis 1920 der Begriff Fnummer erschien in Büchern beide als F Nummer und f/nummer. In modernen Veröffentlichungen die Formen Fnummer und f Nummer sind häufiger, wenn auch die früheren Formen sowie Fnummer sind immer noch in einigen Büchern gefunden; Nicht ungewöhnlich, die anfängliche niedrigere Niederlassung f in Fnummer oder f/nummer ist in eine kurze kursive Form festgelegt: ƒ.^[31]

Die Notationen für F-Zahlen waren zu Beginn des 20. Jahrhunderts ebenfalls sehr unterschiedlich. Sie wurden manchmal mit einer Hauptstadt F geschrieben,^[32] manchmal mit einem Punkt (Zeitraum) anstelle eines Schrägs,^[33] und manchmal als vertikale Fraktion eingestellt.^[34]

Die 1961 ALS EIN Standard Ph2.12-1961 Amerikanische Standard-Fotografie-Expositionsmesser (photoelektrischer Typ) Gibt an, dass "das Symbol für relative Öffnungen ƒ/ oder ƒ: gefolgt von der wirksamen ƒ-Anzahl" sein muss. " Sie zeigen das süchtig gemütliche kursive 'ƒ' nicht nur im Symbol, sondern auch im Begriff Fnummer, was heute häufiger in einem gewöhnlichen nicht-iTitalischen Gesicht festgelegt wird.

Siehe auch

• Verwirrungskreis
• Gruppe f/64
• Fotografie -Objektivdesign
• Lochkamera
• Bevorzugte Nummer

Verweise

Externe Links

• Großformatfotografie-wie Sie den F-Stop auswählen können