Каков ограничивающий фактор в конструкции объектива, когда речь идет о значениях диафрагмы?

Question

Этот широко признанный макро-объектив Nikon 105 мм имеет максимальное значение диафрагмы 2,8. Я держал его в руках, это большой объектив. Между тем, этот 50-мм объектив Nikon может подняться до f / 1.2, несмотря на то, что он на 25% дешевле и НАМНОГО меньше. Так что, по крайней мере, с этими двумя объективами не существует очень прямой корреляции между ценой и способностью f-stop.

Что определяет диапазон диафрагмы данного объектива? Почему эти 105 мм не могут быть меньше 2?

Answer 1

Площадь зрачка (открытия диафрагмы) пропорциональна квадрату фокусного расстояния (на той же диафрагме). Таким образом, 105 мм, примерно вдвое превышающее фокусное расстояние 50 мм, потребует 4-кратного увеличения зрачка (площади) до f / 1,2.

Другими словами, f / 1.2 или любой f-упор не соответствует фиксированному диаметру - он увеличивается для больших фокусных расстояний.

Это также предполагает, что обе линзы собирают и пропускают одинаковое количество света в апертуру. Учитывая, что 50 мм имеет более широкое поле зрения, он будет собирать больше света, поэтому у него есть дополнительное преимущество.

Максимальная площадь диафрагмы четко ограничена форматом камеры - она ​​не может быть больше, чем крепление объектива. Объектив может компенсировать это, собирая больше света, поэтому большие объективы 300 мм f / 2,8 и 600 мм f / 4 имеют огромные передние линзы.

Answer 2

Это намного больше, чем у более длинных объективов, которым необходим больший диаметр для сохранения той же относительной диафрагмы.

Для пары примеров сферическая аберрация и кома пропорциональны квадрату апертуры объектива. Если бы мы взяли конструкцию объектива 100 / 2.8 и удвоили диаметр каждого элемента, мы могли бы ожидать получить объектив 100 f / 1.4 - но с в четыре раза большим количеством сферической аберрации и комы, чем у Версия f / 2.8. Это снизило бы качество с «немного мягкого широко открытого» до «Ну, боке, я думаю, но не было бы лучше, если бы что-то было резким?»

Хорошо, я немного преувеличиваю, но вы поняли идею. Наряду с необходимостью большего количества материала (например, удвоение диаметра элемента требует примерно в 8 раз больше стекла), дизайн требует намного лучшей коррекции для некоторых распространенных аберраций, чтобы сохранить то же (или подобное) качество при увеличенной апертуре.

Answer 3

Чтобы ответить на заглавный вопрос, существует два ограничивающих фактора. Мягкий предел - экономика дизайна. Этот 105-миллиметровый объектив мог бы быть больше (меньшее соотношение). Но достаточно ли спроса на него, чтобы покрыть расходы на изготовление такого объектива? Видимо, производитель думает, что нет. Жестким ограничением является максимальный размер системного крепления. Типичные системы SLR / DSLR могут снизиться примерно до f / 1.2. Крепления для кинокамеры могут превзойти даже f / 1.0.