Почему изображение не становится темнее при увеличении масштаба?
Если размер входного зрачка остается постоянным, он остается неизменным.
Но очень немногие зум-объективы, даже те, которые имеют переменную максимальную диафрагму, поддерживают такой же размер входного зрачка, как объектив при увеличении.
По мере увеличения фокусного расстояния объектива через объектив проходит меньше фотонов, чтобы попасть в зеркало / датчик.
Опять же, только если размер входного зрачка остается постоянным.
Но для поддержания того же числа f диаметр входного зрачка должен увеличиваться с той же скоростью, что и фокусное расстояние. Если вы удвоите фокусное расстояние, вы также должны удвоить диаметр входного зрачка, который в четыре раза превышает площадь точки обзора, чтобы сохранить то же число f.
Физический размер диафрагмы является лишь частью того, что определяет максимальную диафрагму, выраженную как число f объектива. Увеличение между передней частью объектива и расположением диафрагмы также играет роль. Число f диафрагмы определяется отношением фокусного расстояния объектива к диаметру входного зрачка , часто называемого эффективной диафрагмой.
Говоря простым языком, диаметр входного зрачка определяется как насколько широко раскрывается диафрагма при просмотре через переднюю часть объектива .
В вашем примере 14-мм объектив с углом обзора 114 ° имеет входной зрачок шириной 5 мм при f / 2,8. Для зеркальных камер и даже для большинства беззеркальных камер 14-миллиметровый объектив - это то, что называется дизайном с ретрофокусом. Это более или менее эквивалент телеобъектива, повернутого назад. Таким образом, «увеличение» между апертурной диафрагмой и передней частью объектива является отрицательным. То есть входной зрачок выглядит на меньше , чем фактический размер физической диафрагмы! С другой стороны, для объектива 90 мм с углом обзора 27 ° требуется входной зрачок диаметром 32 мм для f / 2,8. Это в 6,4 раза шире, или в 41 раз больше, чем у 5-миллиметрового входного зрачка 14-мм объектива при f / 2,8.
Когда зум-объективы с постоянной апертурой перемещаются для изменения фокусного расстояния, обычно изменяется увеличение между передней частью объектива и диафрагмой, а не физический размер диафрагмы. Это изменение увеличения позволяет входному зрачку казаться больше при больших фокусных расстояниях и меньше при более коротких фокусных расстояниях для той же физической диафрагмы. Объектив 70-200 мм f / 2.8 имеет входной зрачок диаметром 25 мм при 70 мм и f / 2,8. На расстоянии 200 мм входной зрачок при f / 2,8 имеет толщину чуть более 71 мм. Фактическая физическая диафрагма имеет одинаковый размер в обоих случаях. Что изменилось, так это величина увеличения между диафрагмой в сборе и передней частью объектива.
Обратите внимание, что этот же принцип обычно применяется и для объективов с изменяемой диафрагмой. Возьмите, например, объектив с увеличением 18-300 мм f / 3,5-5,6. На 18 мм входной зрачок для f / 3.5 имеет ширину примерно 5,14 мм. При 300 мм входной зрачок для f / 5,6 в десять раз больше, чем при ширине 53,6 мм. Обратите внимание, что большинство зум-объективов с максимальным фокусным расстоянием 300 мм и f / 5,6 имеют передние элементы, диаметр которых немного превышает 54 мм. Необходимый размер входного зрачка является причиной! Если бы входной зрачок на 300 мм по-прежнему имел ширину 5,14 мм, а на 18 мм и f / 3,5, максимальная диафрагма на 300 мм была бы f / 58!
Так почему же во всех зум-объективах не используется достаточное увеличение для сохранения постоянной диафрагмы во всем диапазоне зуммирования? Прежде всего, это стоимость, связанная с дополнительными размерами, весом и сложностью, необходимыми для изготовления объектива с постоянной апертурой.