FX lenzen op een FX body

De Nikon SLR bajonet is al decennia ongewijzigd (tot ze met de Z reeks uitkwamen). Dat is mooi want nu passen er honderden (vaak verouderde) lenzen ook nog op de laatste DSLR body. Als je een oude AF Nikkor op een FX camera zet zal een deel van de functies niet werken. Autofocus bijvoorbeeld. Of een automatisch diafragma. Of er komt geen afstands data terug uit de lens, waardoor de flits moet gokken met zijn intensiteit. Al met al kun je gewoon foto's blijven maken met dezelfde nikon kwaliteit maar zal je mogelijk een deel van de luxe moeten missen.

FX lenzen op een DX body

De DX sensor is kleiner dan de FX sensor. Respectievelijk 24 x 16mm versus 24 x 36mm, beide in 3:2 formaat. Je zult dus geen last hebben van randverschijnselen in verband met een te kleine beeldcirkel van de lens. Andersom, dus een DX lens op een FX body heeft dat probleem wel waardoor een DX lens niet zonder meer op FX te gebruiken is. Alleen als de FX camera een DX functie heeft (vaak is die automatisch van toepassing wanneer de body merkt dat er een DX lens op gezet wordt) levert dat geen problemen op.
Een FX lens projecteert een 50 mm diameter beeldcirkel op de sensor, terwijl een DX lens ca 30 mm diameter is. Geen probleem dus. De DX sensor zit in het centrum van de lens. Alle restfouten die hoofdzakelijk aan de buitenkanten van de lenzen ontstaan zijn dus niet meer van toepassing. DX sensoren zitten dus in de sweet spot van de FX lenzen. Positief. Hoewel er ook een paar lenzen zijn, volgens Ken Rockwell, die uitgerekend in het midden minder presteren. Die lenzen zijn dus niet zo handig voor op DX.

FX lenzen op een DX sensor

Zoals gezegd is een DX sensor 24x16 mm, en dus met een diagonaal van ca 29 mm. Een FX sensor, van 24x36 mm heeft een diagonaal van ca 43 mm. De grootte verhouding van de FX en DX sensor is dus 43 / 29 = 1,5. Deze factor is bekend als de 'crop factor'. Iedere APS-C sensor heeft een crop factor van 1,5 (behalve Canon). Die crop factor komt bijna overal bij terug. Dat is geen probleem. Maar je moet er wel rekening mee houden als je snapt waar het over gaat.

Als we kijken in het plaatje dan zien we in blauw de FX beeldcirkel en de FX sensor. In rood de DX beeldcirkel en dito sensor. Het gele stuk in het plaatje is het deel van de beeldcirkel van het FX objectief dat niet op de DX sensor komt en dus verloren gaat.

• a-h = FX beeldcirkel
• c-f = DX beeldcirkel
• d-e = DX beeld diagonaal
• b-g = FX beeld diagonaal

De verhouding van de beeldcirkels is ook weer de crop factor. Traditioneel berekent men de lichtsterkte van een objectief uit de formule F = brandpuntsafstand / lensdiameter. Omdat de DX cirkel 1,5 maal kleiner is dan de FX cirkel wordt het schijnbare F getal dus 1,5 keer groter. Een 2.0 lens wordt dan een 3.0 lens qua lichtsterkte, maar optisch blijven de karakteristieken gelijk. Een 35mm lens is en blijft 35mm, zowel op FX als op DX. De meet-eenheid van de camera denkt gewoon dat er een 50% ND filter op zit.

De standaard lens

Per definitie is de brandpunts afstand van de standaardlens ongeveer (meestal iets meer) dan de diagonaal van het beeldformaat. FX heeft dus meestal 45 tot 55 mm standaard lenzen. DX vaak 30 tot 35 mm.

De lichtsterkte van een lens

De lichtsterkte van een lens wordt opgegeven als de verhouding tussen de diameter van de frontlens en de brandpunts afstand. F = diameter / brandpuntsafstand. Het licht doorlatend vermogen van een lens is evenredig met de oppervlakte van de frontlens. En die oppervlakte is evenredig met het kwadraat van de diameter (A = (pi/4) x kwadraat van de diameter). Je kan dus ook zeggen dat de lichtsterkte in het kwadraat evenredig is met de lens doorsnede.

Vandaar dat de meeste lichtsterkten veelvouden zijn van wortel 2: 1.4, 2.8, 4.0, 5.6, 8.0, 11, 16, 22, 32. Het verschil tussen twee diafragma stops is een factor 1,4 wat neer komt op een lichtdoorlatende opening die 1,4 x 1,4 = 2 keer zo groot (of klein) is.

De lens parameters veranderen

Monteer je een 85mm F1.8 FX lens op een DX camera dan wordt dat qua lichtsterkte een 2.8 lens. Het blijft glas met een 1.8 opening. De lens zelf functioneert als een 1.8 lens, qua scherptediepte en autofocus gedrag. Maar de sensor ziet een 2.8 lens.

Als je een FX lens op een DX body zet, dan ziet de DX sensor een lens die schijnbaar een andere (kleinere) openingshoek heeft. De sensor ziet dus een lens met een langere brandpunts afstand. Een 100 mm FX lens op een DX sensor heeft hetzelfde effect als een 1,5 x 100 = 150mm lens op FX. Een FX lens op een DX sensor wordt dus altijd opgeschoven richting telelens. Het heeft dus niet veel zin om een groothoek FX lens van minder dan 20 mm op een DX body te zetten. Anderzijds zijn er niet bijster veel DX prime groothoeklenzen. Een dilemma.
Voor ultragroothoek kun je beter een goede DX lens zoeken. Zou je daarvoor een FX lens willen hebben dan wordt het al gauw heel duur. Als je een 18mm DX lens zoekt moet je op FX een 18/1.5 = 12mm FX lens hebben. Die bestaan wel maar zijn dan al gauw fisheye lenzen. En die zoek je niet. Voor DX is al een enorm goede fisheye, de 10.5mm 2.8 die naar verluidt zelfs op FX goed presteert (waarschijnlijk wordt ie daar een circulaire fisheye).

Brandpunts afstand versus openings hoek

Voorheen was er voor normale consumenten maar 1 camera systeem: 135 film formaat (aka kleinbeeld, 35mm film of Leica formaat) en dus was het met lenzen niet zo belangrijk welk systeem er toegepast werd en dus was het eenvoudigste systeem, dat op de brandpunts afstanden gebaseerd was, leidend. Het is ook makkelijk te onthouden: hoe langer de brandpunts afstand, hoe meer tele, hoe verder je kunt kijken door je lens.

Iedere brandpunts afstand was gekoppeld aan een bepaalde openings hoek van de lens. De (meestal horizontale) hoek van de kegel die je lens 'zag'. Er is geen makkelijke formule om van brandpunts afstand naar openings hoek te vertalen. Maar de openings hoek is veelzeggender dan de toch veel abstractere brandpunts afstand. Een openings hoek van 66 grader is breder dan een van 22 graden. Je kan dus aan de grootte van de hoek zien hoe veel breder een lens 'kan kijken'.

Toen kwam digitaal. En er werd begonnen met kleinere sensoren. Een FX sensor was heel moeilijk te maken, maar met het beter worden van de waferstepper (chipmaker) machines (oa die van Nikon en ASML) werden ook de FX sensoren met veel pixels erop betrouwbaarder te produceren. Maar in het begin waren er de kleinere sensoren waarvan APS-C de grootste was. Nikon noemde haar versie de DX sensor. Olympus en Panasonic kwamen met een kleinere sensor uit, de MFT ofwel Micro Four Thirds (ook wel M43 genoemd) sensor.

De eerste generaties verwisselbare lenzen camera's waren MFT, DX en APS-C camera's. Lenzen werden nog steeds, zoals vertrouwd in brandpunts afstanden uitgedrukt, hoewel dat wel betekende dat een APS-C 50 mm een hele andere lens was dan een MFT 50 mm versie. De cropfactor van APS-C en DX is 1,5. Die van MFT is 2,0 dus een 25 mm MFT lens heeft dezelfde openingshoek als een 35mm DX lens.

Vervolgens kwamen de FX sensoren op de markt. En toen waren er drie lens systemen. Die allemaal gekarakteriseerd werden door hun brandpunts afstanden. En die alle drie (MFT, APS-C en FX) verschillende openingshoeken hadden. Hieronder staat een tabel met daarin per sensor formaat de openingshoek versus de brandpunts afstand. De relatie is iets wat normale mensen niet uit hun hoofd kunnen omrekenen:

hoek = 2 x arctan (sensorbreedte / (2 x brandpuntsafstand))

Zie ook https://de.wikipedia.org/wiki/Bildwinkel

En in een makkelijkere tabel:

Ik persoonlijk vind het openings hoek systeem duidelijker dan de brandpunts afstanden.

Om de hoeken door te rekenen op een HP-11 gebruik ik het volgende programma:

LBL A		42.21.11
1/x		15
1		1		18 = helft van kleinbeeld sensor breedte
8		8
x		20
TAN-1		43.25
2		2
x		20
RTN		43.32
   

Een beter programma is het volgende. Het verwacht de breedte, hoogte of diagonaal van de sensor in geheugenlocatie '9'. In het geval van de horizontale hoek bij een kleinbeeld negatief of FX sensor (24x36mm) wordt dat dus:

36 STO 9

20 f B

LBL B		42.21.12
2
*		20
1/x		15
RCL 9		45.9
*		20
TAN-1		43.25
2
*		20
RTN		43.32
   

Beeldhoek in plaatjes

Ik heb de gegevens uit bovenstaande tabellen zo goed en kwaad als het kon met KolourPaint in plaatjes gezet. Het eerste plaatje laat de hoeken zien qua breedte. Het tweede plaatje laat zien hoe "breed" welke brandpunts afstand is (voor APS-C formaat).

Het gebied tussen 28 en 35 graden is erg druk bezet. Daarom staat de 24 waarde niet aan beide kanten. De brandpunts afstanden zijn, van links naar rechts: 10, 15, 20, 24, 28, 35, 50 en 85 mm. De sprongen tussen de brandpunts afstanden zijn niet lineair. Dat was ook niet te verwachten want we werken met goniometrische formules. De breedte van de 10 mm lens is absurd groot.
Als je een beetje durft te lopen dan is het niet nodig om zowel een 50 als een 85mm lens te hebben. Hetzelfde geldt voor een 24 en een 28 mm lens. De beeldhoeken zijn te vergelijkbaar. Ik zou dan voor de 24 mm gaan, tenzij de 28 mm veel goedkoper of beter beschikbaar is. Met de 24 mm in de tas zou de 10-20mm (die erg zwaar is en veel plaats inneemt in mijn bescheiden cameratas) thuis kunnen blijven. De stap van 35mm naar fisheye is soms net te groot.

Beeldhoek in meters

Je kunt de beeldhoek bekijken als een echte hoek. Maar aan die hoek is ook een 'onderwerp breedte' gekoppeld. Iedere hoek heeft, op een afstand van 100 meter (of voet of duim of wat dan ook), een bepaalde breedte. Op 100 meter afstand past er een gebouw met 1 bepaalde breedte nog net in beeld. Die breedte noem ik W100 en staat in de tabel hieronder:

W100 = 2 * 100 * tan (hoek)

LBL A
2
/
TAN
200
*
RTN

LBL B
1/x
12
*
TAN-1
2
*
RTN
   

24 GSB B GSB A