ademen AF-S 105/2.8 VR

[henkk]

Bekend is dat de AF-S 105/2.8 VR nogal 'ademt' tijdens scherpstellen. Daarom heb ik dit geprobeerd te meten. Ik heb de instelafstand en de vergrotingsfactor gemeten voor een aantal gevallen en dan kun je (met Excel en) de lenzenformule uitrekenen wat het feitelijke brandpuntsafstand is. Ik heb dit gedaan omdat ik DOF-master wilde gebruiken.

Hieronder in een link het resultaat ( de grafiek zelf inplakken lukt me niet) . De knikken in de lijn zijn mogelijk het gevolg van meet onnauwkeurigheden. alhoewel ik me daarover wel verwonder..
Wat ook blijkt is dat de schaal op de lens zelf niet echt klopt. En ik zie hem niet echt 105 mm halen.

Ik ga nog eens proberen ook de vergrotingsfactor in de grafiek te zetten.

ftp://home.kpn.nl//brandpunten%20AF-S105VR.pdf

Edit: het lukt niet met deze URL. Zie verderop in het draadje voor de ingevoegde grafiek

[Arthur Mol]

[henkk]

dit lijkt een probleem. Ik zal eens kijken hoe het is op te lossen.

Hoe kan ik een pdf op het forum plaatsen?

[Kroontje]

Inderdaad werkt de link niet helemaal. zoals al gemeld is.
Maar je kan toch van dat grafiek een JPG maken..desnoods met een printscreen

Kroontje

[henkk]

zucht! gelukt! geprint, gescand, verkleind ... zoiets als het overtypen van computeruitvoer

[Roelof]

zucht! gelukt! geprint, gescand, verkleind ... zoiets als het overtypen van computeruitvoer

Licht off-topic, maar met een gratis programma als IrfanView kun je een pdf gewoon omzetten naar jpg, lijkt me iets minder werk en het scheelt papier.


.

[gijs sandberg]

Beste Henk,

Wat je constateert is normaal voor vele lenzen, vooral met IF (Interne focussering).
Bij macro lenzen valt het iets meer op, omdat je snel de minimale instelafstand kan vergelijken met de vergrotingsmaatstaf.
(volgens batjens zou iedere lens bij een maatstaf van 1:1 een film-onderwerpafstand van 4x het brandpunt moeten hebben)

PS bedoel je met Schaal de afstandsinstelling of de markering voor scherptediepte?
(die laatste stelt toch niet veel voor in het macro-bereik)

Groeten, GIjs

[henkk]

N.a.v. het interessante artikel van Karel Giesen in het laatste - prachtige - NCN Magazine heb ik even een ouder draadje opgezocht over mijn ervaringen met de 105/2.8 AFS.

Karel stelt dat het brandpuntsafstand van IF lenzen zich verlengt bij dichtbij focussen maar ik meen toch echt dat de brandpuntsafstand van deze lens vermindert bij dichterbij scherpstellen in plaats van toeneemt zoals Karel schrijft. Zie daarvoor de grafiek eerder in dit draadje, berekend met de lenzenformule en een aantal testopnamen (van een lineaal).
N.b. dat ik de variabelen b en v voor andere grootheden gebruik dan Karel. v is bij mij de afstand van het voorwerp tot het optisch centrum van de lens, b de afstand van het optisch centrum tot de sensor. Een en ander volgens de 'lenzenformule' : 1/b+ 1/v= 1/f
N.b. 2 het optisch centrum verschuift bij deze lenzen.

Ik zie ook dat ik Gijs Sandberg nog een antwoord schuldig ben: met schaal bedoelde ik de afbeeldingsmaatstaf die op de lens wordt aangegeven.
En dank voor zijn juiste opmerking dat bij 1:1 de brandpuntsafstand van de lens gelijk is aan 1/4 maal de afstand tussen het object en de sensor (dus wat Karel ' v ' noemt).
Zo zal de brandpuntsafstand van de 60 mm lens die Karel in zijn tabel 2 noemt, aannemend dat daar 1:1 afbeeldingsmaatstaf is bedoeld. 18,5/4= 46,25 mm zijn. Hoe Karel aan 93 mm komt, is mij onduidelijk. Het lijkt bijna op 2 x 46.

Vriendelijke groet,
Henk

[Karel Giesen]

Dag Henk,

Het antwoord heeft even op zich laten wachten, want ik ben weer driftig aan het rekenen geslagen. Ja, het klopt dat normaliter bij een vergrotingsmaatstaf van 1:1 de voorwerpsafstand 4x de brandpuntsafstand is. Dat heb ik ook in het begin van mijn artikeltje gezegd ...gewoon de tubus verlengen. Nikon trekt echter de truckendoos open. Dat zou inderdaad kunnen door het brandpunt korter te maken, maar dat kan ook door het brandpunt te verlengen (teleconverter werking). In beide gevallen blijft de afbeelding 36x24mm en wordt er dus niet gecropt zoals in de Coolpixjes en dx-camera's. Bij een vast brandpunt hoort wel een vaste beeldhoek! Wat ik heb gedaan is de beeldhoek berekenen bij verschillende voorwerpsafstanden. Ik heb wel de verkeerde formule gebruikt, maar dat maakt voor het vergelijk niet uit. Ik had de volgende formule moeten gebruiken: beeldhoek a = 2 * arctangens (diagonaal voorwerp / 2 * voorwerpsafstand). In Tabel 1 loopt de beeldhoek dan van 31,1 graden bij v=100cm tot 13,5 graden bij v=18,5cm. De beeldhoek wordt kleiner én dus meer telewerking!

Groet,
Karel

[henkk]

Beste Karel,

Kun je hier eens een figuur van tekenen want ik snap het niet allemaal.Met name ook wat we als voorwerpafstand benoemen. Bij 1:1 is de voorwerpafstand tot het centrum van de lens gelijk aan de afstand van het centrum van de lens tot het beeld (de sensor). Ik vermoed dat je hier een factor 2 mist met hoe jij de voorwerpafstand gebruikt (afstand voorwerp tot sensor?). En bedenk dat de truckendoos is het optisch centrum van de lens te verschuiven bij deze IF-lenzen.

Ook al verandert de brandpuntsafstand van een macro lens bij het scherpstellen, dan verandert hij niet meer als je hem eenmaal hebt ingesteld. Als ik mijn 105/2.8 IF VRII op 1:1 instel, is de afstand van object tot sensor volgens de instelschaal op de lens 0,314 m ( OT: het zal toeval zijn dat dit bij benadering pi/10 is ). De brandpuntsafstand van de lens in die situatie is dan 314/4= 78,5 mm. Dit komt globaal overeen met wat ik heb gemeten (zie grafiek). Een lens met een afbeelding 1:1 op 0,314 m scherp kan alleen maar 78,5 mm zijn. Niets anders. Ik snap dan ook niet hoe je in je tabel 2 in je artikel komt op een afmeting van 8,3x11,6 cm.
Overigens hebben macro lenzen wel iets gemeen met gewone lenzen met een extender: mijn 60/2.8 AF-D heeft een negatief laatste element dat niet meebeweegt bij de scherpstelling. Ook daar verandert de brandpuntsafstand dus iets maar minder dan bij de 105/2.8 IF.

Hoe een en ander uitwerkt met beeldhoeken heb ik nog niet op een rij. De beeldhoek is m.i. afhankelijk van de instelafstand, de brandpuntsafstand én het formaat van de sensor.

Het lijkt me een leuk onderwerp voor een specifieke workshop, te meer daar we blijkbaar vlak bij elkaar wonen. Zijn er er meer mensen in deze materie geïnteresseerd?

Groet, Henk

[Karel Giesen]

Dag Henk,

Om een 1:1 foto scherp op de sensor te krijgen moet de afstand van het brandpunt van de lens tot de sensor viermaal de voorwerpsafstand zijn. Dat is het bekende regeltje en de 'oude' methode met de tussenringen of een balg. Die uitrek is alleen maar nodig om het plaatje scherp op de sensor te krijgen. Uitgaande van mijn 60mm macro zou je dan op 24 cm uitkomen, maar de werkelijke afstand is 18,5 cm. Dit zou betekenen dat de 60mm macro bij 1:1 dus in werkelijkheid een brandpunt heeft van 46mm. Bij een 1:1 afbeelding is de afstand van het brandpunt van de lens tot het voorwerp exact gelijk aan de afstand van het brandpunt van de lens tot de sensor. De formule om de beeldhoek te berekenen is: beeldhoek a = 2* arctangens (sensordiagonaal / 2*brandpunt). Een lens met een brandpunt van 46mm heeft op een camera met beeldformaat 24*36mm een beeldhoek van 50,37 graden. De werkelijke beeldhoek (zelfde formule: beeldhoek a = 2* arctangens (diagonaal voorwerp / 2*voorwerpsafstand) is bij voorwerpsafstand 18,5 cm en 1:1 echter 13,52 graden als je geen rekening houdt met het brandpunt van de lens; 19,90 graden als je uitgaat van een brandpunt van 60mm; 17,96 graden bij een brandpunt van 46mm (het 'berekende' brandpunt); en 23,59 graden bij een brandpunt van 80mm. Het is natuurlijk allemaal een beetje gokken, omdat je niet weet waar het werkelijke brandpunt van de lens ligt en je dus ook niet de exacte voorwerpsafstand weet, gerekend vanaf het brandpunt van de lens. In ALLE gevallen echter is de beeldhoek veel kleiner dan de 50,37 graden beeldhoek die een 46mm lens heeft bij een camera met een sensorformaat van 24*36mm. Als je terug gaat rekenen vanuit de beeldhoek van de lens bij een 1:1 opname dan zou je bij de 60mm macro uitkomen op een verlenging tot 105mm wat aardig overeenkomt met de vergrotingsfactor voor het diafragma van f 2.8 naar f 4.8.

Ben benieuwd naar je antwoord
Groet,
Karel

[henkk]

Dag Henk,

Om een 1:1 foto scherp op de sensor te krijgen moet de afstand van het brandpunt van de lens tot de sensor viermaal de voorwerpsafstand zijn. Dat is het bekende regeltje en de 'oude' methode met de tussenringen of een balg. Die uitrek is alleen maar nodig om het plaatje scherp op de sensor te krijgen. Uitgaande van mijn 60mm macro zou je dan op 24 cm uitkomen, maar de werkelijke afstand is 18,5 cm. Dit zou betekenen dat de 60mm macro bij 1:1 dus in werkelijkheid een brandpunt heeft van 46mm. Bij een 1:1 afbeelding is de afstand van het brandpunt van de lens tot het voorwerp exact gelijk aan de afstand van het brandpunt van de lens tot de sensor.

Tot zover klopt het verhaal. Dit geldt voor elk stukje glas dat in staat is op 18,5 cm afstand een scherpe 1:1 afbeelding te maken. Met geen enkele andere brandpuntsafstand is dat in die situatie mogeljk.

De formule om de beeldhoek te berekenen is: beeldhoek a = 2* arctangens (sensordiagonaal / 2*brandpunt). Een lens met een brandpunt van 46mm heeft op een camera met beeldformaat 24*36mm een beeldhoek van 50,37 graden. De werkelijke beeldhoek (zelfde formule: beeldhoek a = 2* arctangens (diagonaal voorwerp / 2*voorwerpsafstand) is bij voorwerpsafstand 18,5 cm en 1:1 echter 13,52 graden als je geen rekening houdt met het brandpunt van de lens; 19,90 graden als je uitgaat van een brandpunt van 60mm; 17,96 graden bij een brandpunt van 46mm (het 'berekende' brandpunt); en 23,59 graden bij een brandpunt van 80mm. Het is natuurlijk allemaal een beetje gokken, omdat je niet weet waar het werkelijke brandpunt van de lens ligt en je dus ook niet de exacte voorwerpsafstand weet, gerekend vanaf het brandpunt van de lens.

Ik weet wel waar het optisch centrum van de lens ligt, nl. precies tussen object en afbeelding in. Niet nodig te gokken, het is gewoon een natuurkundige berekening of een eenvoudige tekening. Teken een object van 24x36 mm dat even groot wordt afgebeeld op een FX sensor met een tussenruimte van 18,5 cm, verbind onderkant object met bovenkant sensor, bovenkant beeld met onderkant sensor (afbeeldingen staan altijd ondersteboven) en kijk waar beide lijnen elkaar snijden.

In ALLE gevallen echter is de beeldhoek veel kleiner dan de 50,37 graden beeldhoek die een 46mm lens heeft bij een camera met een sensorformaat van 24*36mm.

Bedoel je hier de beeldhoek bij instelling op oneindig? Uiteraard is de beeldhoek kleiner als je een kleiner object beeldvullend gaat afbeelden.

Als je terug gaat rekenen vanuit de beeldhoek van de lens bij een 1:1 opname dan zou je bij de 60mm macro uitkomen op een verlenging tot 105mm wat aardig overeenkomt met de vergrotingsfactor voor het diafragma van f 2.8 naar f 4.8.

Ik weet niet hoe je aan die 105 mm komt maar heb je er wel aan gedacht dat bij een 1:1 afbeelding het optisch centrum van de lens zich inmiddels op 2 maal de brandpuntsafstand vanaf de sensor bevindt (dit geldt voor alle lenzen, mits de afbeelding scherp is; het optisch centrum van een 105 mm lens moet om 1:1 scherp te kunnen afbeelden op 210 mm vanaf de sensor zitten (en ook 210 mm vanaf het voorwerp).

Ben benieuwd naar je antwoord
Groet,
Karel

Ik hoop dat het duidelijk wordt. Bedenk ook dat het optisch centrum van een lens voor (sommige tele), in (standaard) of achter (retrofocus groothoek) de lens kan liggen. Het optisch centrum ligt daar waar het volgens de berekening met de lenzenforumule ligt. De grafiek eerder in het draadje heb ik uit metingen van de afbeeldingsmaatstaf en de afstand van voorwerp tot sensor berekend met de lenzenformule.Ik kan hier alle formules aangeven maar ik weet niet of dat begrijpelijker wordt.

Groet,

Henk

[Karel Giesen]

Dag Henk,

Ik ben bang dat wij hier niet helemaal (of helemaal niet) uit gaan komen. Jouw redenering klopt als je gewoon uitgaat van tubusverlenging bij macro-instellingen. Wat ik probeer aan te tonen is dat er op een andere manier tot 1:1 wordt scherpgesteld. Ik heb de 300mm f 4.0, die tot 1,45 m dichtbij kan scherpstellen. Als ik er een teleconverter tussen zet blijft de kortste instelafstand 1,45 m, maar komt het onderwerp toch een stuk dichterbij. Met de teleconverter wordt de beeldhoek van de lens verkleind.

In mijn betoog heb ik het over 2 verschillende beeldhoeken. De beeldhoek van een lens met een bepaald brandpunt staat vast, die is niet variabel. De beeldhoek van een voorwerp is variabel, afhankelijk van de afstand tot het brandpunt (optisch centrum) van de lens. Zie ook het plaatje uit het Kodak boekje in mijn artikeltje. Bij een 1:1 opname zou de beeldhoek van het voorwerp gelijk moeten zijn aan de beeldhoek van de lens bij een gegeven brandpunt. Volgens berekening (18,5/4) zou de brandpuntsafstand 46mm moeten zijn. De beeldhoek van de LENS is bij 46mm 50,37 graden. De gemeten beeldhoek van het VOORWERP tot het brandpunt van de LENS bij 1:1 is echter veel kleiner dan 50,37 graden, welk brandpunt je ook kiest.

Het is net goochelen ...hoe krijgen ze het voor elkaar ??!!

Groet,
Karel

[henkk]

Beste Karel,
Het is geen goochelen maar middelbare school natuurkunde. En een beetje wiskunde als je echt wil gaan rekenen met voorwerpafstand, beeldafstand en afbeeldingsmaatstaf.

We komen er inderdaad niet uit als je schrijft dat het onderwerp dichterbij komt door een teleconverter er tussen te zetten terwijl het toch echt op 1,45 m instelafstand blijft staan of dat door een teleconverter de beeldhoek wordt verkleind.

Een teleconverter is een negatieve lens. Probeer er maar eens een lichtpunt mee af te beelden, dat gaat niet lukken zoals met een brandglas. Wat een negatieve lens doet is de stralengang verbreden, de afbeelding wordt groter, het optisch centrum van het gehele lenzensamenstel ligt verder af van het beeld en de voorwerpafstand wordt kleiner. De beeldhoek wordt juist groter (groter beeld, zelfde afstand tussen beeld en voorwerp).

Maak eens een tekening van voorwerp en beeld, niet zoals in het artikel van één beeldpunt maar van het hele voorwerp. Verbind dan bovenkant voorwerp met onderkant beeld en onderkant voorwerp met bovenkant beeld (zo lopen de stralen, een beeld staat altijd ondersteboven op de sensor). Waar die lijnen elkaar snijden ligt het optisch centrum van de lens, de voorwerpafstand is van centrum tot voorwerp, de beeldafstand is van centrum tot beeld. Maak eenzelfde tekening maar dan met een groter beeld (door de teleconverter).

Als je voorwerpafstand v en beeldafstand b dan opmeet, kun je met de lenzenformule de feitelijke brandpuntsafstand van de lens berekenen: 1/f=1/v+1/b.
N.B. in jouw voorbeeld is dus b+v=1,45 m. maar verder weet ik onvoldoende van jouw opstelling om verder te kunnen doorrekenen. Met meer gegevens kan dat wel. Zo had ik gemeten wat b+v=instelafstand is en wat b/v=afbeeldingsmaatstaf is. Die gegevens kun je trouwens ook aflezen van de afstandschaal van veel macrolenzen. Met die twee gegevens kun je b en v uitrekenen (twee vergelijkingen met twee onbekenden). Daarna volgt de feitelijke brandpuntsafstand f uit de lenzenformule.

Vriendelijke groet,

Henk.

[Karel Giesen]

Dag Henk,

Wij komen er inderdaad niet uit.

Met dat gegoochel bedoelde ik niet mijzelf, maar de ingenieurs en optici van Nikon . En ja het is middelbare school natuurkunde, alleen is een macrolens geen eenvoudige enkelvoudige lens, zoals in de middelbare schoolboekjes.

Nogmaals het voorbeeld van de 300mm. De lenshoek van een 300mm lens is 8,25 graden met een FX camera (met de formule: beeldhoek a = 2*arctangens (43,26 / 2*brandpuntsafstand). Als je er een 2X converter tussenzet wordt het een 600mm lens. De lenshoek is dan 4,13 graden. Bij een gelijkblijvende voorwerpsafstand wordt dus maar de helft van de hoogte en breedte van het voorwerp afgebeeld. Het voorwerp wordt dus uitvergroot op de sensor van de camera.

Nu terug naar de 60mm macro. Dichtstbijzijnde instelafstand (v) 18,5cm en dan heb je een 1:1 afbeelding op de sensor. De beeldhoek (van het voorwerp) is bij een 1:1 opname per definitie gelijk aan de lenshoek. Een 1:1 afbeeldingsmaatstaf kun je op 2 manieren bereiken: door de beeldhoek c.q. lenshoek te vergroten bij gelijkblijvende voorwerpsafstand of door de lenshoek c.q. beeldhoek te verkleinen waardoor maar een deel van het volledige voorwerp op de sensor wordt afgebeeld (optisch croppen zullen we maar zeggen).

De beeldhoek van het voorwerp is heel eenvoudig te berekenen, namelijk: beeldhoek voorwerp a = 2*arctangens (43,26 / 2*voorwerpsafstand). De voorwerpsafstand is niet precies bekend, omdat die gemeten wordt vanuit het middelpunt van de lens tot het voorwerp en het brandpunt van de lens niet bekend is. De voorwerpsafstand van de beeldsensor tot het voorwerp is wel bekend, namelijk 185mm. Met wat wiskunde kom je uit op een lens met een lenshoek van circa 23 graden. Dat is een lens met een brandpunt van 105mm.

Groet,
Karel