Должны ли линзы одинакового качества для меньших датчиков быть дешевле?

Question

Теоретически ожидаем ли мы, что объективы с одинаковыми характеристиками и качеством будут дешевле, если они рассчитаны на датчики меньшего размера? Я ожидаю, что ответом будет да , потому что все, что линзы борются за контроль & mdash; хроматическая аберрация, виньетирование, искажение и т. д. & mdash; выставлены по меньшей центральной области. Или, другими словами, если вы берете полнокадровое изображение и обрезаете его по центру, у вас всегда будет меньше таких плохих вещей. Я также думаю о проблеме качества выходного изображения как об обратной проблеме входного изображения, и мы знаем, что большие апертуры оптически более трудны.

А что на практике: отличается ли ответ? Например, это может быть «да» в теории и «нет» на практике, потому что каждый в любом случае проектирует и создает полнокадровые спецификации, а экономия от масштаба сводит на нет любую теоретическую экономию, которая может быть для объективов, предназначенных для более мелких датчиков.

Обновление: Некоторые ответы до сих пор предполагают, что сложность объектива должна быть постоянной, и, таким образом, учитывает только предельные издержки уменьшения размера. Очевидно, что экономия на размерах / материалах не будет существенной, если говорить о таких компромиссах в отношении качества стекла.

Я больше думал о том, чтобы снизить качество и, возможно, даже количество компонентов объектива. Опять же, из-за того, что мне трудно визуализировать оптику выходного конуса, я надеюсь, что технология примерно аналогична входной стороне объектива: мы знаем, что высококачественный объектив с большой апертурой сталкивается с самыми большими проблемами, снимая широко широко, потому что он Он должен принимать падающий свет и изгибать его под более экстремальными углами, не вводя хроматическую аберрацию, искажения и т. д. Если вы готовы сделать простое число, скажем, при f / 10 +, то многие из этих задач исчезнут. Итак, я предполагаю, что на стороне выхода это несколько похоже: чем больше круг, тем больше нужно работать с оптикой, чтобы качество оставалось постоянным от края до края. Точно так же, как закрытие диафрагмы избавляет вас от проблем, связанных с поддержанием качества, не уменьшает ли угол наклона выходного конуса нас интересует , так как уменьшение размера датчика облегчает сохранение качества по всему датчику?

Другое обновление: Допустим, мы говорим о датчиках с одинаковым шагом пикселей и технологией. То есть, мы не просим линзы о меньших датчиках, чтобы компенсировать любые недостатки, которые часто сопровождают уменьшенный размер сенсора. Хотя, опять же, я предполагаю, что на практике «хорошее» стекло обычно приближается к верхнему (дифракционному) пределу разрешения.

Answer 1

На самом деле меняется только круг изображений. Все остальное либо остается неизменным, либо становится более серьезной проблемой (например, потребность в еще более широких апертурах для одной и той же глубины резкости при одном и том же угле обзора и расстоянии до объекта означает, что для таких вещей, как кома, потребуется большая степень коррекции, сферическая и хроматическая аберрация). (Объектив 40 мм f / 0,85 для Micro Four Thirds - который существует и стоит 2000 долларов США - это функциональный эквивалент 85-миллиметрового объектива f / 1,8 на 35-миллиметровом «полном кадре», или почти, поскольку он немного медленнее.) самые большие элементы объектива должны оставаться неизменными, и вы не получите значительную экономию средств, уменьшая круг изображения - это не ноль экономия; это не так много, как вы думаете, особенно если разница между размерами датчиков невелика. И эта экономия будет применена к сомнительной «особенности» возврата потерянного виньетирования без использования объектива с большим кругом изображения.

С другой стороны, объективы меньшего качества могут показывать не так много проблем на меньшем датчике, поэтому в этом смысле объективы для меньших датчиков могут быть дешевле. (Представьте, как будет выглядеть бочкообразное искажение объектива APS-C 18-к-любому на полнокадровом датчике.)

Answer 2

Объективы меньшего формата ослабляются благодаря уменьшению максимальной высоты изображения и уменьшению полей обзора при одинаковом фокусном расстоянии. Каждая аберрация имеет явные полевые зависимости , которые описывают скорость, с которой они растут. Для следующих уравнений y - высота луча в объективе, а h - высота изображения.

Сферическая аберрация зависит от y ³ .

Кома зависит от y ² ч.

Астигматизм зависит от yh ² .

Кривизна поля зависит от yh ² .

Искажение зависит от h ³ .

(Источник: Современный дизайн линз или Современная оптическая инженерия от W.J Smith)

Если вы сохраняете поле обзора постоянным и просто уменьшаете размер объектива пропорционально уменьшению размера сенсора, тогда оптические характеристики фактически улучшаются . Например, если у вас был плосковыпуклый синглет с фокусным расстоянием 100 мм, и вы масштабировали его до 50 мм, кривизна передней поверхности была бы в два раза сильнее, чем раньше, задний фокус был бы в два раза короче, а диаметр был бы вдвое меньше. что это было изначально. Как правило, более сильная кривизна, и в этом случае уменьшенный диаметр в сочетании с уменьшенной высотой изображения всегда выше.

Поэтому, если вы хотите сохранить производительность постоянной, тогда, когда вы уменьшите размер объектива, вы можете выбрать менее дорогие конструкции объективов с более низкой «базовой» производительностью.

Answer 3

Для Canon EF-S был разработан для точного уменьшения геометрии EF на коэффициент обрезки. Итак, EF-S 17-55 f / 2.8 начинает свой дизайн с того, что сокращает существующий дизайн для ... ну, они не делают EF 27-88, так что не самый яркий пример. Но я читал, что некоторые проекты уменьшены.

IAC, довольно большой 17-55 в 1,6 раза; меньше в каждом направлении (диаметре и длине), чем эквивалентное поле зрения и скорость объектива с полным кадром, а объем стекла составляет 1,6 & sup3; & times; легче или на четверть веса! Теперь на самом деле основная часть диаметра готовой линзы будет включать в себя двигатели и направляющие, а также шестерни, которые не будут уменьшаться с помощью одного и того же фактора, а собственно стекло не соответствует полной массе линзы.

Но поскольку «стекло стоит», я, конечно, ожидал бы, что оно будет дешевле, чем эквивалентные fov и f-stop в большем форм-факторе.

Есть и другие факторы, которые препятствуют точным сравнениям. Для EFS нет L-серии. , но , вышеупомянутый быстрый широкоугольный зум, по сообщениям, очень хороший, примерно с качеством "L" для стекла , но не с точки зрения общего качества сборки, экологической герметичности и прочности. Это означает, что это было намного дешевле, чем эквивалент, если бы мне не нужны эти профессиональные функции в поле.

В частности, широкоугольный проще при меньшем форм-факторе, а платить за качество в несуществующих углах - пустая трата времени; особенно , когда необходимы более короткие фокусные расстояния для того же поля зрения . Уменьшенный реалистичный объектив объектива гораздо эффективнее, чем полнокадровый объектив с очень широкой шириной, поскольку «широкий» - это то, где вещи начинают дорого стоить.

---

Короче говоря, я ожидаю, что зум-объективы с фокусным расстоянием менее 35 мм будут значительно дешевле в версии для конкретной культуры, и это увеличение также увеличивается для быстрых объективов.

Там, где широкоугольный fov становится неловким, а необходимое фокусное расстояние неловким на полном кадре, но хорошо на кадрированном теле, большая разница.

Answer 4

Это зависит от того, что вы подразумеваете под равным качеством. Меньший датчик требует меньше света, чтобы сфокусироваться на датчике, так как датчик намного меньше, поэтому можно использовать гораздо меньшие линзы, сохраняя примерно эквивалентный уровень разрешения на датчике, но они также собирают гораздо меньше света и, следовательно, меньше информации также.

Сам датчик более ограничен из-за размера. Мы можем отказаться от лишних частей объектива, которые не будут использоваться датчиком, но мы все еще застряли со всеми ограничениями датчика. Мы могли бы попытаться компенсировать некоторые ограничения сенсора, существенно улучшив качество объектива, чтобы попытаться втиснуть столько информации, сколько мы собирали с большим датчиком, но это резко увеличило бы стоимость объектива (и не вполне возможно из-за таких проблем, как ограничение дифракции.)

Таким образом, ответ «да» и «нет»: объектив с такими же общими свойствами оптического разрешения, который должен разрешать только меньшую область, дешевле, но разрешение такого же количества деталей в меньшей области, вероятно, будет близко к той же стоимости или даже, возможно, дороже.

Answer 5

Если вы имеете в виду дешевле производить, то да. Но, может быть, только немного, так как помимо стоимости материала есть много вещей, которые способствуют стоимости производства линзы. Линза, предназначенная для создания меньшего круга изображения, имеет несколько преимуществ:

• Необходимо собрать меньше общего света для создания такой же плотности поля света на меньшем датчике. Это позволяет меньшему входному зрачку , часто называемому эффективной апертурой , для того же числа f и значения экспозиции.
• Требуется более короткое фокусное расстояние для создания того же поля зрения на датчике меньшего размера, чем требуется для датчика большего размера. Это также позволяет меньшему входному зрачку , часто называемому эффективной апертурой , для того же числа f и значения экспозиции.

Самым дорогим материалом в большинстве линз является линза-корректор, которая обычно (но не всегда) используется в качестве заднего элемента передней группы. Поскольку переднюю группу можно значительно уменьшить для объектива, предназначенного для работы с датчиком меньшего размера, существует экономия средств с точки зрения количества экзотических материалов, необходимых для объектива корректора. Но это не может быть значительной частью общей стоимости производства объектива.

Answer 6

Эта часть моего ответа основана на предположении, что вы имеете в виду «более дешевую» цену для клиента. Посмотрите на мой ответ, основанный на предположении, что вы имеете в виду «дешевле» построить.

Цена любого продукта, включая объектив камеры, зависит от того, что может выдержать рынок. Стоимость производства продукта - это всего лишь один элемент, который определяет цену. Допустим, генеральный директор по производству обнаружил, что она может производить успешный и популярный продукт по более низкой цене, чем она была раньше. Будет ли она снизить цену? В большинстве случаев ее решение будет «нет». Людям уже комфортно платить эту цену, дополнительную прибыль, которую она получит, можно инвестировать в НИОКР или отдать трудолюбивым инженерам в качестве повышения, которого они так заслуживают.

Это конкуренция, которая снизит цены. (Именно поэтому я с энтузиазмом отношусь к любой марке камер, которая внедряет инновации и стимулирует конкуренцию).

Когда наш генеральный директор хочет получить рыночную долю для продукта, он может снизить цены как один из вариантов посягательства на долю конкурента на рынке. Такое решение может быть принято независимо от цены конкретного продукта. С другой стороны, это решение может подтолкнуть генерального директора к созданию или созданию продукта с более дешевыми компонентами, что подорвет ее конкуренцию.

Итак, вы можете видеть, что цена товара связана только с его стоимостью в той степени, в которой вы хотите быть прибыльным.

---

Если вы имеете в виду «более низкую стоимость изготовления», то вот мой ответ: если бы производитель линз продавал линзы с такой же величиной, как кто-то, продающий банки с газированной водой или другие типичные товары широкого потребления, то вы, вероятно, увидите экономию. масштаба, что небольшое сокращение материала будет заметно на корпоративном листе. Тем не менее, для компаний, которые продают только десятки тысяч конкретных объективов, экономия за счет небольшого уменьшения размера объектива невелика. Возможно, всего несколько долларов за линзу. С другой стороны, к участию должны быть привлечены те же прилежные работники фабрики, для изготовления линзы используется та же инфраструктура, для разработки линзы требуется одинаковое время для единовременного проектирования, и такая же структура управления также существует. Таким образом, стоимость сырья составляла лишь очень небольшую часть общей стоимости проданных товаров.

Итак, суть, нет. На практике не намного дешевле.