Размер сенсора определяет размер объектива при прочих равных условиях?

Question

Фон

Я подумываю о переходе с зеркальной камеры на беззеркальную и исследовал микро четыре четверти (M43 / MFT) и новую Alpha 7 (A7) от Sony. Хотя Sony не выпустила много объективов для этой новой системы, многие говорят, что объективы будут намного больше и тяжелее из-за того, что датчик больше, чем MFT, несмотря на то, что Sony имеет тот же размер, что и популярные камеры MFT (Olympus OM-D E -M1). Размер объектива и вес важны для меня, так как мне нужно качество APS-C или лучше в гораздо более портативной системе.

Вопрос

Как люди полагают, что полнокадровый сенсор Sony A7 будет иметь более тяжелые объективы, эквивалентные версиям MFT? Это относится к ширине, длине или обоим? Возможно ли, чтобы Sony в конечном итоге выпустила объективы меньшего размера, подобные системе Olympus MFT, без обрезки полнокадрового датчика?

Answer 1

При прочих равных условиях да.

Есть две основные причины, по которым это так.

• Чтобы поддерживать одинаковую интенсивность поля света на большей площади, объектив, используемый с большим датчиком, должен иметь возможность собирать больше общего света, чем объектив, используемый с меньшим датчиком. Это означает больший входной зрачок , что обычно требует большего переднего элемента.

• Чем больше датчик, тем длиннее должно быть фокусное расстояние объектива, чтобы дать то же самое Поле зрения (FoV) , и больший круг изображения, который необходимо проецировать. На компактной камере с небольшим 1 / 1,6-дюймовым объективом 50-миллиметровый объектив дает то же поле зрения, что и 215-миллиметровый телеобъектив на 35-мм пленочной камере. На камере APS-C объектив 50 мм дает поле зрения, которое находится в начале диапазона телефото для 35-мм камеры 75-80 мм. На 35-мм камере объектив 50 мм считается нормальным , потому что фокусное расстояние очень близко к регистрационному расстоянию камеры, и потому что это фокусное расстояние примерно равно диагональному измерению плоскости, в которой записывается изображение. Камера среднего формата будет давать FoV с использованием 50-мм объектива, который примерно равен 32-мм объектив в сочетании с 35-мм камерой. На широкоформатной камере 4X5 50-мм объектив дает величину поля зрения, примерно равную 13-мм объективу на 35-мм камере.
  а) Особенно с большими фокусными расстояниями физику трудно преодолеть. Хотя строгое техническое определение телеобъектива разработано таким образом, чтобы расстояние от плоскости изображения до передней части объектива было меньше, чем фокусное расстояние объектива, при уменьшении размера можно сделать лишь так много объектива с большим фокусным расстоянием. Это особенно верно, если учитывать стоимость производства такого объектива.
  б) Так же, как объектив 50 мм, используемый на камере 4x5, должен проецировать круг света, значительно больший, чем круг света, отбрасываемый объективом 50 мм, предназначенным для камеры 35 мм, объективы, предназначенные для меньших датчиков, могут проецировать светлые круги меньшего размера. Это позволяет линзам быть меньшего диаметра. Это также позволяет изготавливать их из меньшего количества некоторых из самых дорогих материалов, используемых в объективе: корректирующего элемента в задней части передней группы.

Таким образом, 50-миллиметровый объектив, предназначенный для небольшого компакта, может быть как короче, так и меньше в диаметре, чем 215-миллиметровый объектив, который дает такое же поле зрения для 35-мм камеры. Даже с точки зрения датчиков размера Micro Four-Thirds только 100-миллиметровый объектив, который отбрасывает круг света, немного больше 22 мм, необходим для того же объектива, что и 200-миллиметровый объектив, излучающий светлый круг диаметром не менее 44 мм на полнокадровой камере. Для камеры APS-C потребуется объектив 125-133 мм с кругом света 27-29 мм, в зависимости от того, является ли он Canon APS-C или Nikon / Pentax / Samsung / Sony.

Answer 2

Размер объектива определяется сложностью конструкции и количеством света, которое необходимо пройти через него. Для данного фокусного расстояния с обрезанным датчиком объем информации, который должен быть введен в объектив для создания круга изображения, может быть намного меньше, поскольку не требуется заполнять весь круг полнокадрового изображения. Если вы используете только 60% сенсорного пространства, вам нужно только 60% круга изображения и только около 46% стекла объектива.

Вот почему объектив «наводи и снимай» может иметь объектив, эквивалентный объективу от 19 мм до 450 мм, с довольно быстрой диафрагмой и занимающий всего один или два дюйма, тогда как для полноразмерной версии зеркальной фотокамеры потребуется больше фута, и быть больше, чем точка и снимать корпус камеры. Нужно только уметь разрешить очень тонкий срез середины круга изображения, который должен быть в состоянии разрешить полнокадровый объектив. Это означает, что линзы проще, легче, меньше и дешевле, но это также означает значительное снижение качества, поскольку дифракция играет все большую роль, и все традиционные проблемы с размером сенсора становятся все важнее.

Существуют такие технологии, как дифракционная оптика, которые могут несколько уменьшить размеры, но которые увеличивают сложность и стоимость в обмен на размер. Невозможно сказать, что они никогда не сделают линзы меньшего размера, но есть веская причина, почему линзы больше и почему больший размер сенсора и немного большие линзы стоят того же размера и стоимости, если вы ищете лучшее качество, которое вы можете получить.

Answer 3

Размер сенсора определяет размер объектива при прочих равных условиях?

Проблема с вашим вопросом заключается в том, что при сравнении полнокадровой цифровой зеркальной фотокамеры с микро-четырьмя третями все остальное не равно .

В этом случае разница заключается не только в размере сенсора, но и в отсутствии откидного зеркала, которое на самом деле оказывает существенное влияние на конструкцию объектива и размеры линз.

В частности, отсутствие откидного зеркала означает, что объектив можно установить гораздо ближе к датчику, и это само по себе означает, что некоторые объективы, в частности, зум-объективы или широкоугольные объективы, можно сделать намного меньше и проще.

Так что в вашем вопросе есть несколько разных аспектов.

• Как и следовало ожидать, если бы все остальное было равным, меньший датчик означал бы, что объектив с такими же характеристиками (фокусное расстояние и апертура) был бы меньше в масштабировании с датчиком.

  Это должно быть очевидно, когда вы думаете о компактных камерах и камерах мобильных телефонов: они по-прежнему управляют одним и тем же углом зрения и такими же f-числами, что и f / 2.2 или около того, но их объективы намного меньше.

  Все хорошо сокращается. Скажем, у вас есть 50-мм объектив с диафрагмой f / 2.0 на полнокадровой зеркальной камере. Если вы вдвое уменьшите размеры датчика, вы получите точно такое же число f и угол обзора с объективом с фокусным расстоянием 25 мм с половиной диаметра объектива. Число f уже относительно фокусного расстояния, поэтому f / 2.0 на 50 мм уже в два раза больше диаметра f / 2.0 на 25 мм. Так что все равно становится меньше, чем вы ожидаете.

  Из-за физики вес линзы фактически экспоненциально масштабируется с диаметром. Для начала, площадь линзы будет масштабироваться с квадратом ее диаметра, но, кроме того, толщина линзы тоже может уменьшиться, так что она фактически приближается к кубической зависимости. Таким образом, уменьшение размера датчика приведет к еще большему уменьшению веса камеры.

• Но в случае сравнения зеркальных и беззеркальных камер вы получаете дополнительное преимущество, заключающееся в том, что нет необходимости в установке откидного зеркала между объективом и датчиком, а это означает, что объективы можно установить ближе к датчику. Это позволяет сделать широкоугольные и зум-объективы меньше и проще для эквивалентных характеристик.

  Чтобы получить более техническую информацию, объективы с широкоугольным объективом или объективы с зум-объективом с широкоугольным концом должны использовать дизайн с повторной фокусировкой, если расстояние от объектива до датчика слишком велико, что добавляет дополнительные элементы объектива добавление массы и веса. Беззеркальные камеры могут этого избежать, поскольку они позволяют объективу приблизиться к датчику.

Answer 4

Я подумал, что было бы интересно перечислить некоторые из способов, которыми вещи не могут быть равны (то есть, что, вообще говоря, увеличило бы объектив - даже если бы это было для камеры с таким же размером сенсора).

Рассмотрим довольно простой объектив - один для старой камеры. Сам объектив может быть физически маленьким, даже если он имеет фокусное расстояние где-то между 150 и 210 мм. У него нет автоматической диафрагмы, необычного крепления, механизма фокусировки и т. Д.

Теперь добавьте простой геликоидальный механизм фокусировки, автоматический механизм диафрагмы (останавливается на диафрагме для съемки перед съемкой), крепление большого диаметра (с механическими средствами передачи настроек диафрагмы), простой механизм фокусировки (необходимость перемещать различные элементы объектива) с различной скоростью при фокусировке), электронные контакты для связи между камерой и объективом (иногда в дополнение к существующим механическим соединениям), моторы с автофокусировкой и электроника. Другие факторы могут включать в себя такие вещи, как желание со стороны производителя линз предусмотреть общий размер фильтра для нескольких линз (что может повлиять на размер бочки).

Все вышеперечисленное объясняет, почему объектив Leica 50mm 1.4 может быть немного меньше и легче, чем объектив Nikon 50mm 1.4, даже если оба предназначены для датчика одинакового размера.