Здешевлення зум-лінз зазвичай швидше на широкому кінці і повільніше на довгому (наприклад, $ 150 Canon EF-S 18-55 мм f / 3.5-5.6). Більш дорогі зум-лінзи з постійною діафрагмою мають однакову діафрагму незалежно (наприклад, $ 800 Canon EF 17-40 мм f / 4,0 л).
Моє запитання: чи ці хороші мішки з піском лінзи на ширших налаштуваннях, чи вони мають іншу оптичну систему, яка дозволяє їм підтримувати однакову діафрагму в усьому діапазоні збільшення?
Відповіді:
На жаль, інші відповіді не є більш ніж натяком на мотивацію, яка може бути залучена при виборі проектування того чи іншого. Жоден із них насправді навіть не натякає на те, наскільки насправді різняться масштаби діафрагми та змінної діафрагми.
Там є на насправді досить принципова відмінність в дизайні. Діафрагма (частина, яка утворює отвір) майже в будь-якій лінзі знаходиться десь біля середини лінзи. У режимі фіксованого збільшення діафрагми для збільшення масштабу рухаються лише елементи за діафрагмою. При змінному масштабі діафрагми елементи як позаду, так і попереду діафрагми рухаються навколо, щоб зробити масштабування.
Принаймні у звичайному випадку діаметр діафрагми не змінюється під час збільшення. Це досить просто перевірити - фотографуйте з різними коефіцієнтами збільшення та максимальною діафрагмою з деякими яскравими фокусами. По крайней мере, у вашому типовому масштабуванні лінзи поза фокусом залишаться круглими на всі фокусні відстані, що свідчить про те, що діафрагма залишається широко відкритою (там, де вона кругла). Відключіть лінзу на кілька зупинок, і ви почнете бачити форму, коли закриваються отвори діафрагми (хоча лінзи з безліччю лопатей, особливо закругленими, залишатимуть майже круглі вигляд блискавок дещо більше, ніж інші).
Коли / якщо елементи перед отвором переміщаються під час масштабування, ви змінюєте (ефективну) фокусну відстань цієї частини лінзи. Потім ви передаєте світло через діафрагму фіксованого діаметра, тобто (ефективні) зміни f / stop. Оскільки на це впливає лише зміна ефективної фокусної відстані елементів перед діафрагмою, зміна (як правило) не корелює точно із зміною загальної ефективної фокусної відстані - переміщення елементів за діафрагмою змінює ефективну фокусну відстань. довжина без зміни ефективної діафрагми (наприклад, мій 28-135 має майже 5: 1 діапазон масштабування, але діафрагма змінюється лише від f / 4,0 до f / 4,5).
Вони мають різну оптику і зазвичай є значно більшими лінзами для одного і того ж фокусного діапазону (порівняйте 70-200 мм f / 2,8 до 70-300 мм f / 4,5-5,6 і побачите, що останній невеликий у порівнянні). Щоб отримати постійну діафрагму на довгому кінці, потрібно мати більший стовбур, оскільки діафрагма - це відношення до фокусної відстані. Однак якщо ви зробите математику для своїх прикладів:
18 мм f / 3,5 означає 5,14 мм отвір 55 мм f / 5,6 означає отвір 9,82 мм
17 мм f / 4.0 означає 4,25 мм отвір 40 мм f / 4.0 означає 10 мм отвір
Зрозуміло, що в обох випадках фізичний діаметр діафрагми може бути більшим. Таким чином, в будь-якому випадку ви б теоретизували, що в самому широкому кінці ви повинні мати можливість f / 2.0 або відключення, і ваш сценарій випадання піщаних ситуацій застосовуватиметься до обох. З іншого боку, для останніх оптика може бути спрощена і, таким чином, наближатися до найвищої якості. Отже ... Компроміси.
У будь-якому випадку, зуми мають досить складну конструкцію, набагато більше, ніж це було б колишньою лінзою, і тому існує багато міркувань щодо оптичної корекції на різних фокусних відстанях, ефекту діафрагми на цю корекцію тощо. Можливо, враховуючи дизайн об'єктива та пов'язані з цим витрати, що спроба розширитись на короткому кінці може призвести до надзвичайно неприйнятної м'якості зображення або до деяких інших форм аббації.
Нарешті, напевно є різні оптичні конструкції між ними. Чорт, є різні оптичні конструкції між об'єктивами тієї ж конфігурації, але різних виробників. Все зводиться до вартості порівняно з вигодою і, врешті-решт, яку ціну буде нести ринок за лінзу даної конструкції.
Простіше кажучи, співвідношення f / 4.0 означає, що ефективний розмір діафрагми має фокусну відстань, розділену на 4 - для 600 мм f / 4.0 це не означає, що в отворах діафрагми розміщено 150 мм отвір, а лише об'єктив поводиться так, ніби є. (якщо ви подивитеся на дизайн Canon 600 f / 4.0, зрозуміло, що в 150-ти мм отворі посередині об'єктива немає місця).
Це принцип, що лежить в об'єктивах постійної діафрагми, розмір віртуальної діафрагми змінюється в межах діапазону збільшення, незважаючи на те, що фізична діафрагма явно залишається однаковою.
Усі масштаби змінюють розмір віртуальної чи ефективної діафрагми під час масштабування, "постійна діафрагма" (дійсно постійне відношення f) просто змінює діафрагму достатньо, щоб зберегти співвідношення діафрагми та фокусної відстані однаковим. Конструкція лінз "постійної діафрагми" не відрізняється докорінно, лише ступінь, в якій змінюється уявна діафрагма.
Щоб викрасти номери з відповіді Джона (щоб зберегти їх опрацювання), розмір віртуальних діафрагм для двох згаданих лінз:
Canon EF-S 18-55 мм f / 3,5-5,6 5,14 мм @ 18 мм - 9,82 мм @ 55 мм
Canon EF 17-40mm f / 4.0 4.25mm @ 17mm - 10mm @ 40mm
Якщо оптика 18-55 зробила віртуальну діафрагму 15 мм на довгому кінці, це була б лінза з постійною діафрагмою (@ f / 3.5), проте це було б дуже дорого, однак через [відносно] великий діапазон масштабування, саме тому дешевим об'єктивом він залишається f / 5.6
У лінзі з постійною діафрагмою не відбувається пісочниця, на широкому кінці лінза намагається настільки сильно, як тільки може, це лише те, що було сконструйовано поводитися швидше на довгому кінці!
Моє запитання: чи ці хороші мішки з піском лінзи на ширших налаштуваннях, чи вони мають іншу оптичну систему, яка дозволяє їм підтримувати однакову діафрагму в усьому діапазоні збільшення?
Пам’ятайте, що при використанні f-числа для представлення діафрагми воно виражається як частка фокусної відстані, тому при збільшенні масштаб, той самий ефективний діаметр діафрагми представлений у вигляді іншого числа. f / 2,8 при 20 мм - це половина ефективного діаметра діафрагми f / 2,8 при 40 мм. Таким чином, ваше постійне збільшення діафрагми насправді не "підтримує однакову діафрагму в усьому діапазоні збільшення" як таке. Насправді, масштаб 18-55, який підтримує однаковий ефективний діаметр діафрагми в усьому діапазоні збільшення, був би чимось на зразок f / 3.5-10.7.
Тому жоден тип зум-лінз насправді не підтримує однаковий ефективний діаметр діафрагми. Зауважте, що ефективний діаметр не обов'язково є істинним діаметром діафрагменного кільця, оскільки частина ефекту масштабування полягає в тому, що саме кільце діафрагми збільшується. Але ефективний діаметр - це те, що актуально .
Дизайнери лінз намагаються вирішити ряд проблем, включаючи хроматичну аберацію, спотворення, різкість та віньєтування. З зум-лінзою це ще складніше, оскільки їм доводиться вирішувати ці проблеми не лише на одну фокусну відстань, а на весь діапазон збільшення. Однак вся конструкція об'єктивів робить компроміси просто тому, що існує стільки протилежних сил. Що стосується зум-лінзи, дизайнери лінз вирішують, якою діафрагмою вони можуть відійти на кожному фокусному відстані в діапазоні збільшення, не надто сильно пом'якшуючи чи інші проблеми, такі як віньєтування.
Зум-лінзи бажано мати набагато ширший ефективний діаметр діафрагми на кінці телефото, ніж на широкому кінці, тому що в міру збільшення зображення вам потрібно більше світла, щоб стільки ж потрапляло на датчик / плівку. Тобто вам потрібно, щоб він був набагато ширшим, щоб досягти одного і того ж f-числа.
Дешевші масштаби часто просто роблять більше компромісів щодо швидкості на телевізорі, ніж більш дорогі.
Постійне збільшення діафрагми, подібне до згаданого вами Canon EF 17-40mm f / 4.0 L, робить інший компроміс; вони докладають набагато більше зусиль для отримання ширшої ефективної діафрагми на телефото. Однак у результаті вони використовують більше скла та створюють більш важкі об'єктиви. Оскільки все також є компромісом, вони не хочуть, щоб їх зусилля для отримання ширшої діафрагми на кінці телефото збільшували м'якість або віньєтування на широкому кінці, що обмежує максимальну діафрагму широкого кінця. Таким чином, ви отримуєте інший баланс розмірів діафрагми порівняно з більш дешевою, легшою "змінною" (насправді меншою мірою змінюється фактичний діаметр діафрагми) масштабування діафрагми, і все, що насправді залежить, залежить від того, які саме вигоди були зроблені дизайн об'єктива
Справа в правильному поєднанні увігнутих і зігнутих елементів на місці, щоб зменшити втрату світла в усьому діапазоні збільшення. Незважаючи на те, що f / 4.0 може здатися, що вас обдурюють швидші діафрагми, це швидше результат отримання настільки чіткого зображення без хроматичної аберації, зберігаючи послідовний час і освітлення протягом усього масштабу та фокусного діапазону.
Canon має дуже гарну літературу, яка пояснює все це, а також те, як оптична дифракція використовується в деяких нових лінзах, щоб протистояти всім попереднім недолікам звичайної оптики. Я опублікую його, як тільки знайду його знову.
Як не дивно, прийнята відповідь (на даний момент) отримує її зовсім неправильно. Або це, або його термінологія "до діафрагми" і "за діафрагмою" бачиться з боку датчика (що не має великого сенсу), а не передньої лінзи.
Вхідний зразок, зображення отвору діафрагми, видно через передню лінзу, має діаметр, пропорційний фокусному відстанню при масштабуванні з постійною числовою діафрагмою (саме з чим працюють фотографи і яка зазвичай відповідає розміру відкриття фізичної діафрагми леза). Очевидно, що ця зміна видимого розміру вимагає зміни елементів лінзи між отвором та передньою лінзою. Ця зміна буде достатньою для впливу на бажану зміну фокусної відстані при постійній числовійдіафрагма в простих конструкціях; однак сучасний зум-лінза містить набагато більше елементів, ніж лише ті, хто відповідає за визначення фокусної відстані: також бере участь багато коригуючих елементів. Чи хоч якась із задніх груп рухається на додаток до передніх груп, це питання точного оптичного рецепта.