关于光圈值,镜头构造的限制因素是什么?


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这款广受好评的尼康105mm微距镜头的最大光圈值为2.8。我已经将它握在手中,这是一个很大的镜头。同时,这款尼康50mm镜头虽然便宜25%,但尺寸却小了很多,但可以达到f / 1.2。因此,至少对于这两个镜头,价格和f-stop能力之间没有非常直接的关联。

是什么决定给定镜头的光圈范围?那105mm为什么不能进入2级?

Answers:


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瞳孔(开孔)面积与焦距的平方成正比(在相同的光圈值下)。因此105mm约为50mm焦距的两倍,因此需要4倍的瞳孔(面积)才能达到f / 1.2。

换句话说,f / 1.2或任何f制光圈都不对应于固定直径-对于更大的焦距,它会增加。

还要假设两个透镜都聚集并向光圈传输相同数量的光。鉴于50mm的视野更广,它将趋向于聚集更多的光线,因此在该处具有更多的优势。

最大光圈区域显然受到相机格式的限制-不能大于镜头座。镜头可以通过收集更多的光进行补偿,这就是为什么大型300mm f / 2.8和600mm f / 4镜头具有巨大的前镜元件。


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在Wikipedia上有关f-光圈(f数)的文章中,提到了镜头的瞳孔可以有多大。在“符号”部分中找到。
约翰·卡尔森

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不能单独考虑更宽的视野- 正如您在答案的第一部分中所解释的那样,优点是直接而完全地由较小的光圈物理尺寸引起的。
请阅读我的个人资料

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嗯... f值是焦距与光圈的比;关系是线性的,不是二次关系。因此,要获得相同的f值,一个100mm镜头需要一个入瞳为50mm镜头直径的两倍。(如果设计是按比例缩放的,但在其他方面相同,那当然意味着面积是玻璃的4倍,玻璃的体积是8倍。)我将假定“正方形”是通过习惯力进入的-几乎在任何情况下它都会出现讨论光圈。

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它与孔径直径(f / D)成线性关系,但与入射光瞳面积呈二次关系,这就是聚光能力。面积是(D / 2)平方乘以pi。
MikeW

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认为24英寸比萨饼是我想象的12英寸比萨饼大小的两倍的同一个人;)
MikeW

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它比需要更长直径的更长镜头来保持相同的相对光圈要多得多。

举几个例子,球差和彗差都与镜片孔径的平方成正比。如果我们采用100 / 2.8镜头的设计,并且将每个元件的直径加倍,我们可以期望得到100 f / 1.4镜头-但其球差和彗差是f / 2.8 镜头的四倍。这样会将画质从“稍微柔和的张开”降低到“嗯,我想是很好的散景,但是如果有些锐利的效果会更好吗?”

好吧,我有点夸张了,但是你明白了。随着只是需要更多的材料(例如,一个元件的直径加倍,需要大约8倍的玻璃)设计需要多少更好校正一些常见的像差维持在较大的光圈相同的(或类似的)的质量。


球面像差标尺就像镜头光圈的立方而不是正方形。
Edgar Bonet 2014年

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要回答标题问题,有两个限制因素。软限制是设计经济学。可以将105mm镜头设计得更大(更小)。但是是否有足够的需求来支付制造这种镜片的成本?显然,制造商认为没有。硬限制是系统安装的最大大小。典型的SLR / DSLR系统可以降低到f / 1.2。电影摄影机的安装座甚至可以超过f / 1.0。

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