Чому лінзи не розроблені з надзвичайно великими отворами для автофокусування за межами того, що використовується для зображення?

Історично склалося, що проектувати лінзи з великою діафрагмою було важко, тому що для виправлення оптичних відхилень, які виникають при великих отворах, потрібні складні конструкції та дуже велика кількість скла. Теоретично, якби ніхто не піклувався про аберації, було б легко спроектувати об'єктив майже з будь-якою довільною діафрагмою. У такому випадку єдиною різницею між скажімо, f / 1.4 та f / 4 є конструкція фізичного розміру діафрагми, а отже, переднього елемента.

З огляду на те, що це так, слід створити об'єктив, який завжди зупинявся до прийнятної діафрагми для фотографування, але залишався на невеликій зупинці при фокусуванні. Наприклад, якби ми взяли гіпотетичну 200-мм об'єктив f / 4, об'єктив знімав би зображення лише з f / 4 або більш вузькими діафрагмами, але він може фокусуватись, скажімо, f / 2.8 або навіть f / 2.

Додаткова кількість скла в такій конструкції має бути лише достатньою, щоб виправити оптичні відхилення для досягнення достатньо точного фокусування та пропускання достатнього світла, що дозволяє економити вагу та матеріал, а отже, зменшити ціну. У кращому випадку конструкція повинна бути по суті ідентичною лінзі з такою ж «справжньою» діафрагмою, що і «фотозйомка» діафрагми гіпотетичного об'єктива, крім більшого переднього елемента.

Я конкретно маю на увазі конструкції лінз, які не демонструють значного зміщення фокусу при зупинці. Очевидно, конструкції лінз, які мають достатньо сферичних аббацій, щоб це стало проблемою, не могли бути розроблені таким чином.

Така конструкція принесла б користь лінзам у будь-яких цінових діапазонах, оскільки вона дозволила б зробити більш швидкі фокусування споживчих масштабів лише за дещо вищими цінами, а також зробити високофокусні висококваліфіковані екстремальні фотофотографії (наприклад, 800-мм об'єктив, що фокусується на f / 4, але стріляє на f / 5,6).

Чи є технічна чи комерційна причина, чому такі конструкції не мають широкого застосування?

Основним рушієм вартості лінзи є не корекція аберацій, хоча корекція аберацій дійсно збільшує вартість лінзи і може бути більш значущим фактором для лінз із ширшим кутом. Взагалі кажучи, основна вартість об'єктива - це "скло". Я ставлю скло в лапки, тому що іноді це інші матеріали, такі як флуорит або дифракційна решітка або дифракційна дисперсія частинок, однак передові елементи лінзи зазвичай коштують БІЛЬШЕ.

Ви не можете досягти заданої діафрагми, не маючи відповідного збільшення з обох кінців лінзи, щоб діафрагма мала правильний розмір . Поняття "фізична діафрагма", як правило, є неправильним. Те, що ми називаємо діафрагмою лінзи, те, що часто називають фізичною діафрагмою, правильно називають вхідною зіницею . Вхідна зіниця - це діафрагма, що спостерігається через передню частину лінзи на відстані "нескінченності" (або, іншими словами, достатньо велика відстань, на якій спостерігається колимоване світло). Вхідна зіниця 600-мм об'єктива з f / 4 відносна діафрагма повинна бути 150 мм, як спостерігається через передню частину лінзи. Щоб досягти цього збільшення, дві речі повинні бути:

1. Для досягнення цього збільшення слід використовувати правильні елементи лінзи, кожен з правильним збільшенням.
2. Передній елемент повинен бути діаметром не менше 150 мм.

Подумайте про це на мить ... елемент передньої лінзи діаметром 150 мм. Це діаметром 6 ", приблизно в ширину руки. Це ВЕЛИЧЕЗНО. На додаток, передня половина стовбура до діафрагми лише злегка звужена, і є ряд додаткових елементів об'єктива, які необхідно використовувати на додаток до переднього елемента для досягнення точки №1, а також для коректних відхилень. Отже, у передній половині стовбура у вас є ряд об'єктива 4 "до 6", зверху всіх елементів об'єктива позаду діафрагми, щоб належним чином спроектуйте прямолінійне зображення на датчик, кожен з яких досі має діаметр дюйму до декількох дюймів.

Заміна асферичного елемента, який виправляє аберації сферичним елементом, який, мабуть, не знизить вартість, але не на особливо значну суму, якщо ми не говоримо про дуже короткі фокусні відстані - це ширококутні масштаби (там, де вартість корекцій аберації має тенденцію бути Більш важливий фактор вартості, оскільки загальна кількість скла значно нижча, ніж у фокусних відстанях.) Незалежно від типу лінзи, однак, зазвичай більша частина вартості - це фасадний елемент, може бути пара передніх елементів.

Навіть у ширококутній лінзі передній елемент зазвичай буде в багато разів більшим, ніж потрібно для досягнення правильного входу зіниці, тільки в цьому випадку потрібно зігнути світло з досить широкого кута, а не зібрати необхідну кількість світла . У ширококутній лінзі передній елемент може бути в багато разів більшим від загального об'єму будь-якого іншого елемента лінзи. Скляні витрати.

Як ви заявляєте, кількість додаткового скла має бути достатньо лише для збільшення діафрагми. Пам’ятайте, що кожна зупинка діафрагми - ФАКТОР ДВОХ ЗМІНОЙ ОБЛАСТІ діафрагми. Якщо у вас об'єктив 600 мм f / 5.6, діафрагма становить 107 мм, або ~ 11 500 мм ^ 2. Якщо ви хочете зробити об'єктив 600 мм f / 4, навіть якщо вам не байдуже виправлення аберацій, це діафрагма 150 мм ... або 22 500 мм ^ 2 !! Ви ДОБУЛИМ мінімальну площу, необхідну для підтримки діафрагми, і, ймовірно, більш ніж удвічі збільшив обсяг (також більші елементи зазвичай товщі, тому загальне збільшення обсягуможе більше ніж удвічі). І це лише для переднього елемента ... ще є ще близько 12-18! Кількість скла, що стосується об'єму, необхідного для того, щоб ледь вистачити на підтримку більшої діафрагми, більш ніж удвічі перевищує необхідну для наступної зупинки. Не варто недооцінювати ці витрати.

Як уже згадували інші, багато об’єктивів вже роблять саме те, що ви теоретизували: Дозвольте IQ страждати при максимальній діафрагмі, вимагаючи, щоб лінза була зупинена на стільки, скільки стоп або близько того, щоб повністю реалізувати максимальний потенціал різкості. Взагалі кажучи, дешевші лінзи для споживачів роблять таке, як правило, внаслідок безлічі факторів (дешевше скло, простіший і повністю автоматизований процес виготовлення, автоматизована збірка тощо)

Єдина основна причина, чому дешевші лінзи дешевші, однак ... це менші максимальні отвори. Більшість лінз споживача, а також більшість сторонніх лінз використовують менші максимальні діафрагми. Більшість ширококутних і телефотографічних класів споживачі збільшують максимум при f / 3,5, зазвичай це нестандартне значення f / 3,5-5,6. Багато телефотомірів сторонніх виробників починаються з f / 5.6, а найменування брендів починаються з f / 4, а сторонні телефотоміри часто використовують f / 5.6-6.3, тоді як цифрові зуми для фірмових найменувань часто пропонують f / 4 або навіть f / 2.8 постійна діафрагма. Максимальна діафрагма є основним фактором витрат, оскільки вона явно забезпечує загальний обсяг необхідного скла.

Коригувальні елементи лінзи, призначені для зменшення аберацій, такі як асферичні елементи, флуоритові елементи, дифракційні елементи, ультранизькі дисперсійні елементи і т. Д., Все додають до вартості, однак знову зробити великий 5-дюймовий флюоритовий елемент для телеоб'єктива f / 4 значно дорожче, ніж виготовлення 3-дюймового флюоритового елемента для телеоб'єктива f / 5.6. Знову ж таки ... кожна зміна діафрагми стопу є фактором двох змін площі та ще більшої зміни загального об'єму скла.

У плані є одна невелика недоліка: аберації (особливо, але не виключно сферична аберація) є головним винуватцем явища зміщення фокусу. По суті, це означало б, що ваш "фокусуючий об'єктив" не матиме такої ж фокусної відстані, як ваш "знімальний об'єктив", тому зображення, які ідеально фокусуються на більшій діафрагмі, будуть поза увагою при менших діафрагмах (принаймні, до глибини різкості росте досить великим, щоб покрити / замаскувати різницю).

Звичайно, існує проблема навколо проблеми. Hasselblad відображає відомі зрушення фокусування своїх лінз на різних отворах як частину її системи True Focus. Але щоб дістатися і зробити це надійно, потрібно було Hasselblad закрити систему. (А також одружуватися з тілами та спинами. Не турбуйтеся над цим; система дозволяє створити складне суспільство, що обміняється полігамними / матерями, за умови, що всі підключення належним чином благословлені на заводі.) для всього світу DSLR-камер формату APS-C / 135 та камер EVIL / MILC, це означатиме, що новий тип лінз буде працювати лише на нових корпусах, і тілам доведеться "знати" характеристики лінз, використовуючи та стратегія. І це буде означати ще більш жорсткі допуски , ніж в даний час дозволено (і нам потрібно мікрофокусная adjstments зробити їхробота на високому рівні), щоб передбачуваний зсув фокусу та фактичний зсув фокусу добре відповідали.

Таким чином, ви заощадите трохи грошей на одній частині об’єктива (склі), зробивши дорожче як решту об’єктива, так і корпусу камери. І ви повинні пояснити людям, чому їх очевидні лінзи f / 1.2 насправді лише f / 2.8, що вимагає трохи маркетингу. І ви, швидше за все, припиняєте постачання сторонньої крові. Це може бути добре, якщо ви Hasselblad, спрощуючи те, що було досвідом Франкенштейна (це дійсно єдиний MF-цифровий фотоапарат із взаємозамінним зворотним зв'язком, який не відчуває, як випадкові частини скріплені разом на даний момент), ви знаходитесь на обмеженому ринку, і мати лише одного конкурента. Це величезний ризик з великою кількістю потенційних слабких сторін на "товарному" ринку.

Напевно, ви чули, як люди описують деякі лінзи як "непримітно м'які широко відкриті, але прохідні при f / 2.8 та відмінно від f / 4", або подібні. Це тому, що в основному ці лінзи вже розроблені так, як ви пропонуєте, хоча додатково обмежені розміром, вагою, складністю, вартістю та іншими факторами дизайну. Вони також дозволяють вам використовувати об'єктив при ширших діафрагмах, якщо ви хочете сфотографуватися таким чином, як своєрідний бонус.

На додаток до основної проблеми зміщення фокусу, більше об'єктивів не роблять це ще більш екстремально, оскільки в реальному світі ці інші фактори дуже важливі - і, як правило, важливіші, ніж ця вигода. Якщо збільшити максимальну діафрагму, навіть без огляду на якість зображення, об'єктив повинен бути більшим, важчим та дорожчим, лише тому, що скло це все. Мало хто захотів би зробити ці компроміси взамін на трохи кращий автофокус.

Додатковий стакан у швидкій лінзі - не просто для виправлення відхилень. Повна діафрагма повинна бути видно у всьому полі зору, тобто для помірних або широких лінз. Ви не можете просто збільшити діафрагму, щоб зробити всі елементи перед діафрагмою також значно більшими.

Але ваша ідея начебто діє з широкоформатними об'єктивами. Багато з цих об'єктивів мають f / 5.6, але це лише для того, щоб довести достатньо яскраве зображення для фокусування за допомогою ґрунтового скла, ви б зняли цю діафрагму через проблеми глибини поля, кута та різкості.