Gedanken zur Lichtstärke

Tiger Graphics, Weihnachten 2018

Bei den Rezensionen der Kameramodelle in den einschlägigen Fotozeitschriften werden Objektive mit einer Lichtstärke größer als 4 pauschal als nicht so lichtstark bezeichnet. Doch ist diese pauschale „Verurteilung“ sinnvoll? Die folgenden Überlegungen ergaben sich konkret aus dem Vergleich der als besonders lichtstark gelobten G7x II und dem Kit-Objektiv der EOS-M Serie.

Die G7x II hat einen 1-Zoll-Sensor (Crop-Faktor 2.7) mit 20 Megapixel und ein Zoom-Objektiv mit einer Brennweite von 8.8-36.8 mm, was einem Kleinbildäquivalent (eq) von ca. 24-100 mm entspricht, und eine Lichtstärke von 1.8-2.8. Entsprechend den Angaben von imaging-resource [1] hat die Kamera ab einer Brennweite von 21 mm (56mm eq) eine Lichtstärke von 2.8.

Das Kit-Objektiv der M-Serie hat eine Brennweite von 15-45 mm, was einem Kleinbildäquivalent (eq) von ca. 24-72 mm und eine
Lichtstärke von 3.5-6.3. Der Crop-Faktor der M-Serie mit APS-C Sensor beträgt 1.6.

Vergleichen wir die Linsen bei der Endbrennweite des Kit-Objektivs von 45 mm also bei 72 mm (eq). Aus der Blendenzahl und der Brennweite ergibt sich der Durchmesser der Eintrittspupille zu D=45mm/6.3 =7.14 mm.

Entscheidend für eine Aufnahme ist nun, dass wir beim Vergleich Werte für denselben Bildausschnitt und dieselbe „Lichtmenge“ betrachten. Um ein Bild, das mit dem Kit-Objektiv aufgenommen wurde, aus derselben Entfernung mit einer Vollformatkamera aufzunehmen, brauchen wir ein Vollformat-Objektiv der Brennweite 45mm * 1.6 = 72 mm. Um hiermit dieselbe Lichtmenge aufzunehmen, muss dieses Objektiv dieselbe Eintrittspupille, also 7.17 mm haben. Es ergibt sich also eine Lichtstärke von 72 mm/7.17 mm = 10. So erhält man quasi von selbst die Definition einer äquivalenten Lichtstärke Leq, die sich aus der tatsächlichen Lichtstärke L multipliziert mit dem Crop-Faktor c ergibt: Leq = L*c =6.3*1.6=10 Eigentlich ganz einfach :)

Betrachtet man dies nun für die G7x II bei 72 mm(eq), so ist die physikalische Brennweite 27 mm. Bei einer Lichtstärke von 2.8 hat die Eintrittspupille einen Durchmesser von D=27mm /2.8 = 9.6 mm. Die äquivalente Lichtstärke beträgt somit 72 mm / 9.6 mm =7.5 oder einfacher Leq=2.8*2.7=7.5. Somit ist klar, dass die G7x bei 72mm (eq) mit einer Lichtstärke von 7.5 (eq) tatsächlich deutlich lichtstärker als das EF-M 15-45 mm mit einer Lichtstärke von 10 (eq). Verglichen mit einer Vollformatlinse mit einer Blendenzahl von 2.8 fällt sie natürlich weit zurück. Wollte man dies aber mit einer Vollformat-Linse realisieren, fällt einem spontan nur das Canon EF 24-70mm f/2.8L II USM ein oder das EF 70-200 f/2.8L IS III USM mit Strassenpreisen von knapp 1800 € resp. 2100 € ein :-O

Inwieweit ein Objektiv mit Blendenzahl jenseits von 4 nun lichtstark sind oder nicht, hämgt also vom Crop-Faktor und vom Geldbeutel ab ;)

Anmerkung: Das Kit-Objektiv der EF-S Serie (Crop-Faktor 1.6) hat bei der physikalischen Brennweite von 45 mm eine Lichtstärke von 5.6 [2]. Folglich ergibt sich eine äquivalente Lichtstärke von Leq=5.6*1.6=9.

[1] https://www.imaging-resource.com/PRODS/canon-g7x-ii/canon-g7x-iiA4.HTM

[2] https://www.the-digital-picture.com/Reviews/Canon-EF-S-18-55mm-f-4-5.6-IS-STM-Lens.aspx

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