Зависит ли общее освещение объектива только от диафрагмы? - Фотопедия
12 голосов
/ 13 января 2012

У меня сложилось впечатление, что величина диафрагмы объектива определяет его способность собирать свет, но я не уверен, что понимаю, как он работает ...

При рассмотрении сбора света в телескопах это зависит от диаметра объектива (или зеркала). Это имеет смысл для меня, так как свет излучается во всех направлениях, поэтому большая площадь означает, что вы собираете больше света. Мне кажется, что в объективах фотоаппаратов должно быть то же самое - объектив большего размера будет захватывать больше светового конуса от объекта и фокусировать его на сенсоре.

Что заставило меня задуматься об этом, так это то, что я видел объектив F / 0,95, но он не выглядит намного больше, чем объективы F / 2.8, поэтому я не понимаю физики того, как это будет работать.

Ответы [ 4 ]

7 голосов
/ 13 января 2012

По сути, да, способность линзы собирать свет определяется его максимальной диафрагмой. Скорость передачи используемых материалов также оказывает влияние, но она очень мала.

Ваша интуиция верна в том смысле, что вы ожидаете, что у объектива с большой апертурой будет большой ствол, однако апертура указывается как отношение * видимого ** размера отверстия объектива, деленное на фокусное расстояние. Таким образом, объектив 200 мм f / 2.0 должен иметь передний элемент, достаточно большой, чтобы видеть апертуру 200 / 2.0 = 100 мм, поэтому диаметр ствола должен быть не менее 10 см. Однако 20 мм f / 2.0, по-видимому, имеют диафрагму 10 мм, что мало по сравнению с большинством размеров объективов.

Чтобы усложнить дело, широкоугольным объективам нужны более крупные передние элементы, чем продиктовано их диафрагмой, чтобы предотвратить виньетирование по всей оправе. Для фокусных расстояний короче, чем около 50 мм, размеры линз увеличиваются , так как фокусное расстояние уменьшается , несмотря на диафрагмы, и, следовательно, способность собирать свет также уменьшается.

Вот хороший пример, этот объектив Nikon имеет только f / 2.8:

image

, но абсолютно огромен из-за своей чрезвычайно широкоугольной природы.

* обратите внимание, что 100 мм f / 2,0 не означает, что физическое отверстие в середине объектива на самом деле имеет диаметр 50 мм, только то, что изображение указанного отверстия при просмотре через переднюю часть объектива выглядит как 50 мм в диаметре. Фактически отверстие часто меньше, но передний элемент объектива должен быть достаточно большим, чтобы соответствовать его теоретическому размеру.

1 голос
/ 13 января 2012

Другие уже объяснили разницу между вступительным учеником и передняя линза. Я хотел бы добавить слово о том, почему сила сбора света задается F-номерами.

Разница между телескопом и фотографическим объективом в том, что вы обычно используют телескоп для изображения небольших объектов (небольших по угловым размерам). Тогда ваш предмет почти всегда будет вписываться в поле зрения, независимо от фокусного расстояния прицела. В отличие от вас, большинство часто использовать камеру, чтобы захватить всю сцену, которая полностью заполняет Рамка. Затем более короткие фокусные расстояния позволяют вам захватывать больше сцены ... и, следовательно, больше света!

Это имеет большое значение в том, как «сила сбора света» оценили. Для астронома сила сбора света - это способность возможность сбора светового потока от небольшого источника, обеспечивающего заданный освещенность на земле. Следовательно, это эквивалентно площади поверхности входной ученик. Для фотографа сила сбора света - это способность объектива (или камеры) собирать световой поток от расширенного сцена данного среднего яркость . Тогда зависит как от входа ученик и поле зрения. Вот почему мы используем F-числа вместо диаметр необработанной апертуры.

См. Также этот ответ на связанный вопрос .

1 голос
/ 13 января 2012

Вы почти правы, что физический диаметр объектива напрямую влияет на свойства линзы, собирающие свет.

Однако вам также необходимо учитывать фокусное расстояние объектива.

Математика довольно проста:

Максимальная диафрагма (F-Stop) = Фокусное расстояние / Диаметр объектива

В качестве примера, давайте выберем f / 4, так как это хорошее простое круглое число ...

  • Для достижения f / 4, например, при 400 мм, диаметр объектива будет 100 мм.
  • Чтобы получить f / 4 при 100 мм, диаметр объектива должен быть 25 мм.
  • Для достижения f / 4 при 50 мм диаметр линзы будет 12,5 мм.

Итак, скажем, 50-мм объектив, для достижения f / 0,95, как вы указали в своем вопросе, и, поскольку это меньше, чем f / 1, диаметр объектива фактически должен быть немного больше, чем фокусное расстояние объектив на 52,63 мм.

Обратите внимание, что может быть проще переключить уравнение на:

Диаметр объектива = Фокусное расстояние / Максимальная диафрагма (F-Stop)

Так как ваш первоначальный вопрос о том, что объектив f / 0.95 не намного больше объектива f / 2.8, вам необходимо убедиться, что оба объектива имеют одинаковое фокусное расстояние. Тогда вы увидите, что 0,95 действительно больше, чем 2,8, и, используя приведенное выше уравнение, вы можете точно определить, какими должны быть диаметры физических линз в каждом; -)

Надеюсь, это имеет смысл ???

0 голосов
/ 13 января 2012

Подумайте об остановке вашего телескопа. Многие прицелы поставляются с крышками объективов, в центре которых вырезано круглое отверстие с дополнительной крышкой.

Если вы управляете своим прицелом, когда крышка объектива включена, а вспомогательная крышка выключена, вы теперь остановили прицел. Ваш прицел f8 теперь может быть, скажем, прицелом f20 без каких-либо изменений диаметра объектива . Это действительно пугало меня с тех пор, как я начал снимать перед телескопом, и у меня было точно такое же замешательство, как у вас.

У вас есть старая 35-мм пленочная камера? Откройте спину и посмотрите через объектив, по сути, ваш глаз - теперь фильм. Нажмите кнопку затвора. Вы увидите короткую вспышку света через в основном круглое отверстие. (Еще лучше, установите скорость затвора медленной, чтобы короткая вспышка была менее короткой.) Теперь поиграйте с настройкой диафрагмы, сравните, скажем, f2.8 с f16. Обратите внимание, как изменяется размер круглого отверстия?

Если у вас нет старой пленочной камеры, попробуйте сделать это с цифровой зеркальной фотокамерой, но, глядя вперед, поищите что-то в объективе, в центре, когда вы играете с апертурой.

Камеры часто останавливаются. Это необходимо сделать как для изменения длины экспозиции, так и для контроля глубины резкости.

Телескопы редко останавливаются. Вы, вероятно, хотите сделать это только для солнечных или лунных наблюдений. Зачем? Вам не нужен дополнительный свет, но если у вас нет рефрактора APO, его выключение значительно уменьшит хроматическую аберрацию. У меня был шанс увидеть телескоп Галилео в Филадельфии. Это было возможно от 1 до 1,5 дюймов в диаметре, но оно было уменьшено до чего-то крошечного, примерно 0,5 "или около того! Это было сделано, чтобы уменьшить аберрации в его примитивных линзах.

...