Tańsze obiektywy zmiennoogniskowe są zwykle szybsze na szerokim końcu i wolniejsze na długim końcu (na przykład Canon EF-S 18-55 mm f / 3.5-5.6 o wartości 150 USD). Droższe obiektywy zmiennoogniskowe o stałej aperturze mają tę samą aperturę niezależnie (na przykład Canon EF 17-40 mm f / 4,0 l za 800 USD).
Moje pytanie brzmi: czy te dobre obiektywy wypełniają piaskiem szersze ustawienia, czy też mają inny układ optyczny, który pozwala im zachować tę samą aperturę w całym zakresie ogniskowych?
Odpowiedzi:
Niestety, pozostałe odpowiedzi nie wskazują nic więcej na motywację, która może być zaangażowana w wybór jednego lub drugiego projektu. Żadne z nich tak naprawdę nie sugeruje, jak bardzo różnią się stałe i zmienne powiększenia przysłony.
Tam jest rzeczywiście dość zasadnicza różnica w projekcie. Membrana (część tworząca aperturę) w prawie każdym obiektywie znajduje się gdzieś pośrodku obiektywu. W powiększeniu ze stałą przysłoną poruszają się tylko elementy za przysłoną, aby wykonać zbliżenie. Przy zmiennym powiększeniu przysłony elementy zarówno za, jak i przed przysłoną poruszają się, aby wykonać zbliżenie.
Przynajmniej w zwykłym przypadku średnica apertury nie zmienia się podczas powiększania. Jest to dość łatwe do zweryfikowania - rób zdjęcia przy różnych współczynnikach zoomu i maksymalnym otworze z niektórymi nieostrym podświetleniem. Przynajmniej w przypadku typowego obiektywu zmiennoogniskowego podświetlenia nieostre pozostaną okrągłe na wszystkich ogniskowych, co oznacza, że przysłona pozostaje szeroko otwarta (tam, gdzie jest okrągła). Zatrzymaj obiektyw kilka kroków, a zaczniesz widzieć kształt z zamykających się ostrzy przysłony (chociaż soczewki z dużą ilością ostrzy, szczególnie zaokrąglonych, zachowają prawie okrągłe wyglądające światła nieco bardziej niż inne).
Kiedy / jeśli elementy przed przysłoną poruszają się podczas powiększania, zmieniasz (efektywną) ogniskową tej części obiektywu. Następnie przepuszczasz światło przez otwór o stałej średnicy, co oznacza (skuteczne) zmiany przysłony. Ponieważ wpływa na to jedynie zmiana efektywnej ogniskowej elementów przed przysłoną, zmiana nie (zwykle) dokładnie koreluje ze zmianą ogólnej efektywnej ogniskowej - przesunięcie elementów za przysłoną zmienia efektywną ogniskową długość bez zmiany efektywnej apertury (np. mój 28-135 ma prawie zakres powiększenia 5: 1, ale apertura zmienia się tylko z f / 4.0 na f / 4.5).
Mają inną optykę i są zwykle znacznie większymi obiektywami dla tego samego zakresu ogniskowych (porównaj 70-200 mm f / 2.8 z 70-300 mm f / 4.5-5.6 i zobacz, że ta ostatnia jest niewielka w porównaniu). Aby uzyskać stałą aperturę na długim końcu, musisz mieć większą lufę, ponieważ apertura to stosunek do ogniskowej. Jeśli jednak wykonasz matematykę dla swoich przykładów:
18 mm f / 3,5 oznacza otwór 5,14 mm 55 mm f / 5,6 oznacza otwór 9,82 mm
17 mm f / 4.0 oznacza otwór 4,25 mm 40 mm f / 4.0 oznacza otwór 10 mm
Oczywiste jest, że średnica fizyczna apertury może być w obu przypadkach większa. Tak więc, w obu przypadkach, możesz założyć, że na najszerszym końcu powinieneś być w stanie być f / 2.0 lub innym, a twój scenariusz z workami z piaskiem miałby wówczas zastosowanie do obu. Z drugiej strony, w przypadku tych drugich optykę można uprościć, a tym samym osiągnąć najwyższą jakość. Więc ... Kompromisy.
W każdym razie w zoomach zaangażowana jest dość złożona konstrukcja, o wiele bardziej niż w przypadku obiektywu stałoogniskowego, dlatego istnieje wiele rozważań na temat korekcji optycznej przy różnych ogniskowych, wpływu apertury na tę korektę i tak dalej. Może się zdarzyć, biorąc pod uwagę konstrukcję obiektywu i związane z tym koszty, że próba poszerzenia na krótkim końcu skutkowałaby niezwykle niedopuszczalną miękkością obrazu lub innymi formami abberacji.
Wreszcie, dla niektórych istnieją między nimi różne konstrukcje optyczne. Heck, istnieją różne konstrukcje optyczne między soczewkami o tej samej konfiguracji, ale różni producenci. Wszystko sprowadza się do kosztu w stosunku do korzyści, a na koniec, jaką cenę poniesie rynek za soczewkę danej konstrukcji.
Mówiąc najprościej, współczynnik f / 4.0 oznacza, że efektywny rozmiar przysłony to ogniskowa podzielona przez 4 - dla 600 mm f / 4.0 nie oznacza to, że dosłownie jest otwór 150 mm, w którym znajdują się ostrza przysłony, tylko obiektyw zachowuje się tak, jakby istniał. (jeśli spojrzysz na konstrukcję Canona 600 f / 4.0, jasne jest, że na środku obiektywu nie ma miejsca na otwór 150 mm).
Jest to zasada stojąca za obiektywami o stałej aperturze, wielkość wirtualnej apertury zmienia się w całym zakresie ogniskowych, mimo że fizyczna apertura wyraźnie pozostaje taka sama.
Wszystkie powiększenia zmieniają rozmiar wirtualnej lub efektywnej apertury podczas powiększania, „stała apertura” (naprawdę stały współczynnik f) po prostu zmienia aperturę na tyle, aby utrzymać ten sam stosunek ogniskowej do ogniskowej. Konstrukcja obiektywów o „stałej aperturze” nie różni się radykalnie, tylko stopień zmiany pozornej apertury.
Aby ukraść liczby z odpowiedzi Johna (aby zaoszczędzić na ich ponownym opracowaniu), rozmiar wirtualnych otworów dla dwóch wymienionych obiektywów to:
Canon EF-S 18–55 mm f / 3,5–5,6 5,14 mm przy 18 mm - 9,82 mm przy 55 mm
Canon EF 17-40 mm f / 4.0 4,25 mm przy 17 mm - 10 mm przy 40 mm
Gdyby optyka w 18-55 zrobiła wirtualną aperturę 15 mm na długim końcu, byłaby to soczewka o stałej aperturze (@ f / 3.5), byłoby to jednak bardzo drogie ze względu na [stosunkowo] duży zakres zoomu, dlatego też tani obiektyw pozostaje f / 5.6
W soczewce o stałej aperturze nie ma worków z piaskiem, na szerokim końcu obiektyw stara się tak mocno, jak to tylko możliwe, po prostu został zaprojektowany tak, aby zachowywał się szybciej na długim końcu!
Moje pytanie brzmi: czy te dobre obiektywy wypełniają piaskiem szersze ustawienia, czy też mają inny układ optyczny, który pozwala im zachować tę samą aperturę w całym zakresie ogniskowych?
Pamiętaj, że gdy używasz liczby f do reprezentacji przysłony, jest ona wyrażana jako ułamek ogniskowej, więc podczas powiększania ta sama efektywna średnica apertury jest reprezentowana jako inna liczba. f / 2.8 przy 20 mm to połowa efektywnej średnicy przysłony f / 2.8 przy 40 mm. Zatem stałe powiększanie przysłony nie oznacza „utrzymania tej samej wartości przysłony w całym zakresie zoomu” jako takiego. W rzeczywistości zoom 18–55, który utrzymuje tę samą efektywną średnicę apertury w całym zakresie ogniskowych, byłby podobny do f / 3.5–10.7.
Dlatego żaden typ obiektywu zmiennoogniskowego nie zachowuje tej samej efektywnej średnicy przysłony. Należy zauważyć, że efektywna średnica niekoniecznie jest również rzeczywistą średnicą pierścienia przysłony, ponieważ częścią efektu powiększenia jest powiększenie samego pierścienia przysłony. Ale efektywna średnica jest istotna .
Projektanci obiektywów walczą o rozwiązanie szeregu problemów, w tym aberracji chromatycznej, zniekształceń, ostrości i winietowania. Z obiektywem zmiennoogniskowym jest to tym trudniejsze, że muszą rozwiązać te problemy nie tylko na pojedynczej ogniskowej, ale w całym zakresie ogniskowych. Jednak cała konstrukcja obiektywu stanowi kompromis po prostu dlatego, że istnieje tak wiele przeciwstawnych sił. W przypadku obiektywów zmiennoogniskowych projektanci obiektywów decydują o tym, jaką przysłoną mogą uzyskać przy każdej ogniskowej w zakresie ogniskowych, bez nadmiernego zmiękczania lub innych problemów, takich jak winietowanie.
Pożądane jest, aby obiektyw zmiennoogniskowy miał znacznie szerszą efektywną średnicę apertury na końcu teleobiektywu niż na szerokim końcu, ponieważ wraz z powiększaniem obrazu potrzeba więcej światła, aby ta sama ilość spadła na czujnik / film. Oznacza to, że musi być znacznie szerszy, aby osiągnąć tę samą liczbę F.
Tańsze ogniskowe często po prostu kompromis w zakresie prędkości na tele-końcu niż droższe.
Stałe powiększenia przysłony, takie jak wspomniany Canon EF 17-40 mm f / 4.0 L, stanowią inny kompromis; wkładają dużo więcej wysiłku w uzyskanie szerszej efektywnej apertury na końcu teleobiektywu. Jednak w rezultacie zużywają więcej szkła i tworzą cięższą soczewkę. Ponieważ wszystko jest także kompromisem, nie chcą, aby ich wysiłek polegał na uzyskaniu szerszej apertury na końcu teleobiektywu, aby zwiększyć miękkość lub winietowanie na szerokim końcu, co ogranicza maksymalną aperturę szerokiego końca. Otrzymujesz więc inną równowagę wielkości apertury w porównaniu do tańszej, lżejszej „zmiennej” (w rzeczywistości faktycznie mniejszej zmienności pod względem faktycznej średnicy apertury) powiększenia apertury i wszystko zależy od tego, jakie kompromisy zostały dokonane konstrukcja soczewki.
To kwestia posiadania właściwej kombinacji elementów wklęsłych i wypukłych, aby zmniejszyć utratę światła w całym zakresie ogniskowych. Podczas gdy f / 4.0 może wydawać się, że oszukujesz szybszą przysłonę, jest to bardziej efekt uzyskania tak ostrego obrazu bez aberracji chromatycznej, przy jednoczesnym zachowaniu spójnego pomiaru czasu i oświetlenia w całym zakresie ogniskowych i ogniskowej.
Firma Canon ma bardzo dobrą literaturę wyjaśniającą to wszystko, a także sposób, w jaki dyfrakcja optyczna jest stosowana w niektórych z ich nowszych obiektywów, aby przeciwdziałać wszystkim wcześniejszym wadom zwykłej optyki. Wyślę go, gdy tylko go znajdę.
Zabawne jest to, że (obecnie) zaakceptowana odpowiedź jest całkowicie błędna. Albo to, albo jego terminologia „przed aperturą” i „za aperturą” widoczna jest z boku czujnika (co nie miałoby większego sensu) niż z przedniej soczewki.
Źrenica wejściowa, obraz otworu przysłony widziany przez przedni obiektyw, ma średnicę proporcjonalną do ogniskowej przy powiększaniu ze stałą aperturą numeryczną (z czym pracują fotografowie i która zwykle odpowiada rozmiarowi otwarcia przysłony fizycznej ostrza). Oczywiście ta zmiana pozornego rozmiaru wymaga zmiany elementów soczewki między przysłoną a przednią soczewką. Ta zmiana będzie wystarczająca, aby wpłynąć na pożądaną zmianę ogniskowej przy stałej wartości liczbowejotwór w prostych wzorach; jednak nowoczesny obiektyw zmiennoogniskowy zawiera znacznie więcej elementów niż tylko te odpowiedzialne za określenie ogniskowej: w grę wchodzi także wiele elementów korekcyjnych. To, czy którakolwiek z tylnych grup porusza się oprócz grup przednich, jest zatem kwestią dokładnej receptury optycznej.