Как работают объективы с постоянной диафрагмой? - Фотопедия
45 голосов
/ 21 января 2011

Более дешевые объективы с зум-объективом обычно быстрее на широком конце и медленнее на длинном (например, Canon EF-S 18-55 мм f / 3,5-5,6 за 150 долларов США). Более дорогие зум-объективы с постоянной диафрагмой имеют одинаковую диафрагму независимо (например, Canon EF 17-40 мм f / 4,0 л, 800 долл. США).

Мой вопрос: эти хорошие объективы мешки с песком при более широких настройках или у них другая оптическая система, позволяющая им сохранять одинаковую диафрагму во всем диапазоне увеличения?

Ответы [ 5 ]

16 голосов
/ 25 января 2011

К сожалению, ни принятый ответ, ни какой-либо другой, похоже, не дают намек на мотивацию, которая может быть вовлечена в выбор дизайна одного или другого. Ни один из них на самом деле даже не намекает на то, насколько сильно отличаются фиксированные и переменные диафрагмы.

Там - это на самом деле довольно принципиальное различие в дизайне. Диафрагма (часть, которая образует отверстие) практически в любой линзе находится где-то около середины линзы. При фиксированном увеличении диафрагмы только элементы позади диафрагмы перемещаются для увеличения. При переменном масштабировании диафрагмы элементы, расположенные позади и впереди диафрагмы, перемещаются для увеличения.

По крайней мере, в обычном случае диаметр апертуры не изменяется при увеличении. Это довольно легко проверить - делайте снимки с разным коэффициентом масштабирования и максимальной диафрагмой с некоторыми несфокусированными бликами. По крайней мере, с вашим обычным зум-объективом, блики не в фокусе будут оставаться круглыми на всех фокусных расстояниях, указывая, что диафрагма остается широко открытой (там, где она круглая). Остановите объектив на несколько остановок, и вы начнете видеть форму при закрытии лепестков диафрагмы (хотя объективы с большим количеством лезвий, особенно закругленных, будут сохранять почти круглые блики несколько больше, чем другие).

Когда / если элементы перед диафрагмой перемещаются во время увеличения, вы изменяете (эффективное) фокусное расстояние этой части объектива. Затем вы пропускаете свет через апертуру фиксированного диаметра, что означает (эффективный) f / stop изменения. Поскольку на это влияет только изменение эффективного фокусного расстояния элементов перед диафрагмой, это изменение (обычно) не коррелирует точно с изменением общего эффективного фокусного расстояния - перемещение элементов за диафрагмой изменяет эффективный фокус длина без изменения эффективной диафрагмы (например, у моего 28-135 есть почти 5: 1 диапазон увеличения, но диафрагма изменяется только от f / 4.0 до f / 4.5).

11 голосов
/ 21 января 2011

Они имеют разную оптику и, как правило, объективы значительно большего размера для одного и того же диапазона фокусных расстояний (сравните 70–200 мм f / 2,8 с 70–300 мм f / 4,5–5,6 и посмотрите, что последний сравнительно мал). Чтобы получить постоянную диафрагму на длинном конце, вам нужно иметь больший ствол, потому что апертура является отношением к фокусному расстоянию. Однако, если вы делаете математику для своих примеров:

18 мм f / 3,5 означает отверстие 5,14 мм 55 мм f / 5,6 означает 9,82 мм отверстие

17 мм f / 4.0 означает отверстие 4,25 мм 40 мм f / 4,0 означает 10 мм отверстие

Понятно, что физический диаметр отверстия может быть больше в обоих случаях. Таким образом, в любом случае вы бы теоретизировали, что в самом широком смысле вы должны быть f / 2.0 или около того, и ваш сценарий мешков с песком будет применяться к обоим. С другой стороны, для последнего оптика может быть упрощена и, таким образом, в результате достигнет первоклассного качества. Итак ... Компромиссы.

В любом случае в зумировании используется довольно сложная конструкция, гораздо более сложная, чем у простого объектива, и поэтому существует множество соображений относительно оптической коррекции на различных фокусных расстояниях, влияния диафрагмы на эту коррекцию и скоро. Может быть, учитывая конструкцию объектива и связанные с этим затраты, что попытка получить более широкую длину на коротком конце приведет к чрезвычайно неприемлемой мягкости изображения или некоторым другим формам аберрации.

Наконец, наверняка существуют разные оптические конструкции между ними. Черт, есть разные оптические конструкции между объективами одинаковой конфигурации, но разных производителей. Все сводится к стоимости в сравнении с выгодой и, в конце концов, какой ценой будет стоить рынок за линзу данной конструкции.

7 голосов
/ 24 января 2011

Проще говоря, отношение f / 4.0 означает, что эффективный размер апертуры равен фокусному расстоянию, разделенному на 4 - для 600 мм f / 4.0 это не означает, что в буквальном смысле имеется отверстие 150 мм, где находятся лопасти апертуры, только что объектив ведет себя так, как будто есть. (если посмотреть на дизайн Canon 600 f / 4.0, становится ясно, что в середине объектива нет места для отверстия диаметром 150 мм).

Это принцип, лежащий в основе объективов с постоянной диафрагмой, размер виртуальной диафрагмы изменяется во всем диапазоне увеличения, несмотря на то, что на лице физическая диафрагма явно не меняется.

Все масштабирования изменяют размер виртуальной или эффективной диафрагмы во время масштабирования, «постоянная диафрагма» (действительно постоянное соотношение f) просто меняет диафрагму достаточно, чтобы поддерживать диафрагму и фокусное расстояние одинаковыми. Конструкция объективов с «постоянной диафрагмой» радикально не отличается, только степень изменения видимой диафрагмы.

Чтобы украсть числа из ответа Джона (чтобы потом их не обрабатывать), размер виртуальных отверстий для двух упомянутых линз:

Canon EF-S 18-55 мм f / 3,5-5,6 5,14 мм @ 18 мм - 9,82 мм @ 55 мм

Canon EF 17-40 мм f / 4,0 4,25 мм @ 17 мм - 10 мм @ 40 мм

Если бы оптика в 18-55 делала виртуальную диафрагму 15 мм на длинном конце, это была бы линза с постоянной апертурой (@ f / 3.5), однако это было бы очень дорого из-за [относительно] большого диапазона масштабирования, который поэтому в качестве дешевого объектива он остается f / 5,6

В объективе с постоянной диафрагмой нет мешков с песком, в широком конце объектив старается изо всех сил, просто он спроектирован так, чтобы вести себя быстрее на длинном конце!

4 голосов
/ 27 января 2011

У меня такой вопрос: эти хорошие объективы мешают песком при более широких настройках или имеют другую оптическую систему, которая позволяет им сохранять одинаковую диафрагму во всем диапазоне увеличения?

Помните, что при использовании диафрагменного числа для представления диафрагмы оно выражается в виде доли фокусного расстояния, поэтому при масштабировании та же диафрагма эффективный диаметр представляется в виде другого числа. f / 2,8 на 20 мм - это половина эффективного диаметра диафрагмы f / 2,8 на 40 мм. Таким образом, масштабирование с постоянной диафрагмой на самом деле «не поддерживает одинаковую диафрагму во всем диапазоне увеличения» как таковое. Фактически, увеличение 18-55, которое поддерживает одинаковую эффективную диафрагму диаметр во всем диапазоне увеличения, будет примерно таким же: f / 3,5-10,7.

Таким образом, ни один из типов зум-объективов не поддерживает одинаковый эффективный диаметр диафрагмы. Обратите внимание, что эффективный диаметр не обязательно является истинным диаметром кольца диафрагмы, поскольку частью эффекта масштабирования является увеличение самого кольца диафрагмы. Но эффективный диаметр - это то, что имеет значение .

Дизайнеры объективов борются за решение ряда проблем, включая хроматические аберрации, искажения, резкость и виньетирование. С зум-объективом это тем более сложно, потому что они должны решать эти проблемы не только на одном фокусном расстоянии, но и во всем диапазоне зума. Тем не менее, вся конструкция линз идет на компромиссы просто потому, что существует так много противодействующих сил. Для зум-объектива дизайнеры объектива решают, с какой диафрагмой они могут справиться на каждом фокусном расстоянии в диапазоне зума, без слишком большого смягчения или других проблем, таких как виньетирование.

Желательно, чтобы зум-объектив имел гораздо более широкий эффективный диаметр диафрагмы на конце телеобъектива, чем на широком конце, поскольку при увеличении изображения требуется больше света для того, чтобы такое же количество попадало на сенсор / пленку. То есть вам нужно, чтобы он был намного шире, чтобы достичь того же числа f.

Более дешевые трансфокаторы часто просто делают больше компромисса по скорости на теле конце, чем более дорогие.

При увеличении диафрагмы с постоянной диафрагмой, например, Canon EF 17-40 мм f / 4,0 л, вы упомянули другой компромисс; они приложили гораздо больше усилий для получения более широкой эффективной диафрагмы в конце телефото. В результате, тем не менее, они используют больше стекла и создают более тяжелые линзы. Поскольку все тоже является компромиссом, они не хотят, чтобы их усилия по увеличению диафрагмы на конце телефото увеличивали мягкость или виньетирование на широком конце, так что это ограничивает максимальную диафрагму на широком конце. Таким образом, вы получаете другой баланс размеров диафрагмы по сравнению с более дешевым, более легким «переменным» (в действительности фактически меньшим изменением с точки зрения фактического диаметра диафрагмы) масштабом диафрагмы, и все, что действительно зависит от того, какие компромиссы были сделаны конструкция объектива.

1 голос
/ 21 января 2011

Речь идет о правильной комбинации вогнутых и выпуклых элементов, чтобы уменьшить потерю света во всем диапазоне увеличения. Хотя f / 4.0 может показаться, что вы обманываете более быструю диафрагму, это скорее результат получения резкого изображения без хроматической аберрации при сохранении постоянной синхронизации и освещения во всем диапазоне увеличения и фокусировки.

У Canon есть очень хорошая литература, объясняющая все это, а также о том, как оптическая дифракция используется в некоторых из их новых объективов, чтобы противостоять всем предшествующим недостаткам обычной оптики. Я опубликую это, как только найду снова.

Добро пожаловать на сайт Фотопедия, где вы можете задавать вопросы и получать ответы от других членов сообщества.
...