이미징에 사용 된 것보다 자동 초점을위한 초대형 조리개를 사용하여 렌즈를 설계하지 않은 이유는 무엇입니까?

역사적으로, 큰 조리개에서 발생하는 광학 수차를 보정하려면 복잡한 디자인과 매우 많은 양의 유리가 필요하기 때문에 조리개가 큰 렌즈를 설계하기가 어려웠습니다. 이론적으로 수차에 신경 쓰지 않는다면 거의 임의의 조리개로 렌즈를 쉽게 설계 할 수 있습니다. 그러한 경우에, f / 1.4와 f / 4 디자인 사이의 유일한 차이점은 개구의 물리적 크기, 따라서 전방 요소의 크기 일 것이다.

이러한 경우를 고려할 때, 이미지를 촬영하기 위해 항상 허용 가능한 조리개로 멈췄지만 초점을 맞출 때 작은 f- 스톱으로 유지되는 렌즈를 설계하는 것은 비교적 사소한 것입니다. 예를 들어, 가상의 200mm f / 4 렌즈를 사용하는 경우 렌즈는 f / 4 이하의 좁은 조리개에서만 이미지를 촬영하지만 f / 2.8 또는 f / 2에서는 초점을 맞출 수 있습니다.

이러한 설계에서 유리의 추가 량은 광학 수차를 보정하여 충분히 정확한 초점을 달성하고 충분한 빛을 비추기 만하면 되므로 무게와 재료를 절약하여 가격을 절감 할 수 있습니다. 가장 좋은 경우, 디자인은 더 큰 전면 요소를 제외하고 가상 렌즈의 "사진 촬영"조리개와 동일한 "진정"조리개를 가진 렌즈와 본질적으로 동일해야합니다.

나는 특히 멈출 때 초점 이동이 크게 보이지 않는 렌즈 디자인을 언급하고 있습니다. 명백히, 이것이 문제가되기에 충분한 구면 수차를 갖는 렌즈 설계는 이러한 방식으로 설계 될 수 없었다.

이러한 디자인은 모든 가격대에서 렌즈에 도움이 될 것입니다. 초점을 약간만 더 높이면 초점을 빠르게 맞추는 소비자 줌을 만들 수있을뿐만 아니라 f / 초점에 초점을 맞춘 800mm 렌즈와 같이 빠른 초점을 맞추는 프리미엄 망원 사진을 만들 수 있기 때문입니다. 4이지만 f / 5.6에서 촬영).

그러한 디자인이 널리 사용되지 않는 기술적 또는 상업적 이유가 있습니까?

렌즈의 기본 비용 동인은 수차 보정이 아니라 수차 보정이 렌즈 비용을 증가 시키며 광각 렌즈에서 더 중요한 요소가 될 수 있습니다. 일반적으로 렌즈의 기본 비용은 "유리"입니다. 나는 때때로 플루오 라이트 또는 회절 격자 또는 회절 입자 분산과 같은 다른 재료이기 때문에 유리를 따옴표로 묶습니다. 그러나 고급 렌즈 요소는 일반적으로 더 많은 비용이 듭니다.

렌즈의 양쪽 끝에서 적절한 크기로 나타나지 않으면 렌즈의 양쪽 끝에서 적절한 배율을 설정하지 않으면 지정된 조리개를 얻을 수 없습니다 . "물리적 조리개"의 개념은 일반적으로 잘못된 이름입니다. 우리가 렌즈의 조리개라고 부르는 것, 흔히 물리적 조리개라고하는 것을 입구 동공 이라고합니다 . 입사 동공은 렌즈의 전면을 통해 "무한대"거리에서 관찰되는 조리개입니다 (즉, 관측치가 시준 된 빛의 거리만큼 충분히 먼 거리입니다). f / 4 상대 조리개 는 렌즈 전면을 통해 관찰 된대로 150mm 여야합니다 . 이 배율을 달성하려면 다음 두 가지가 필요합니다.

1. 그 배율을 달성하기 위해서는 각각 적절한 배율을 가진 올바른 렌즈 요소를 사용해야합니다.
2. 전면 요소의 직경은 150mm 이상 이어야합니다 .

150mm 직경의 전면 렌즈 요소에 대해 잠시 생각해보십시오. 직경 6 ", 손 너비 약. 거대합니다. 그 위에는 배럴의 앞쪽 절반이 다이어프램까지 약간 가늘어졌으며, 렌즈에 사용되어야하는 여러 가지 추가 렌즈 요소가 있습니다. 1 번 지점을 달성하고 수차를 보정하기 위해 전면 요소에 추가합니다. 따라서 다이어프램 뒤에있는 모든 렌즈 요소의 상단에 배럴의 전면 절반에 4 "~ 6"렌즈 요소가 있습니다. 직선 이미지를 센서에 올바르게 투사합니다. 각각의 직경은 여전히 ​​1 인치에서 몇 인치입니다.

수차를 보정하는 비구면 요소를 비용을 절감하지는 않지만 매우 짧은 초점 거리에 대해 이야기하지 않는 한 특히 중요하지 않은 구형 요소로 대체하면 광각 줌 (수차 보정 비용이 발생하는 경향이 있음) 렌즈의 종류에 관계없이 렌즈의 종류에 관계없이 일반적으로 비용의 큰 부분이 전면 요소 일 수도 있고 전면 요소 일 수도 있습니다.

광각 렌즈에서도 전면 요소는 일반적으로 올바른 입사 동공을 달성하는 데 필요한 것보다 몇 배 더 클 것입니다.이 경우에만 필요한 양의 빛을 모으기보다는 충분히 넓은 각도에서 빛을 구부릴 필요가 있습니다 . 광각 렌즈에서, 전방 요소는 다른 단일 렌즈 요소의 총 부피의 몇 배일 수있다. 유리 비용.

상태에 따라 추가 유리의 양은 더 큰 조리개를 허용하기에 충분합니다. 조리개의 모든 정지 점은 조리개 영역의 두 가지 변화 요인입니다. 600mm f / 5.6 렌즈를 사용하는 경우 조리개는 107mm 또는 ~ 11,500mm ^ 2입니다. 600mm f / 4 렌즈를 만들려면 수차 보정에 신경 쓰지 않아도 150mm 조리개 또는 22,500mm ^ 2입니다 !! 조리개를 지탱하는 데 필요한 최소 면적 을 두 배로 늘리고 볼륨을 두 배 이상 늘릴 수 있습니다 (큰 요소는 일반적으로 더 두껍기 때문에 전체 볼륨 증가)두 배 이상 가능). 그리고 그것은 단지 앞면 요소를위한 것입니다 ... 여전히 12-18 더 있습니다! 더 큰 조리개를지지하기에 충분할 정도로 부피가 큰 유리의 양은 다음 정지에 필요한 것의 두 배 이상입니다. 그 비용을 과소 평가하지 마십시오.

다른 사람들이 언급했듯이, 많은 렌즈는 이미 이론화 한 것을 그대로 수행합니다. IQ가 최대 조리개를 겪을 수 있도록하여 렌즈를 정지만큼 정지시켜야 최대 선명도 잠재력을 완전히 실현할 수 있습니다. 일반적으로 저렴한 소비자 용 렌즈는 일반적으로 다양한 요소 (저렴한 유리, 단순하고 완전 자동화 된 제조 공정, 자동화 된 조립 등)로 인해 발생합니다.

그러나 저렴한 렌즈가 더 저렴한 단일 주된 이유는 최대 조리개가 작다는 것입니다. 대부분의 소비자 용 렌즈와 대부분의 타사 렌즈는 더 작은 최대 조리개를 사용합니다. 대부분의 소비자 급 광각 및 망원 줌은 f / 3.5에서 최대로, 일반적으로 일정하지 않으므로 f / 3.5-5.6입니다. 많은 타사 망원 줌은 f / 5.6에서 시작하고 브랜드 이름은 f / 4에서 시작하고 타사 망원 줌은 종종 f / 5.6-6.3을 사용하고 브랜드 망원 줌은 종종 f / 4 또는 f / 2.8을 제공합니다 일정한 조리개. 최대 조리개는 필요한 총 유리 부피 를 명시 적으로 구동하기 때문에 비용의 주요 원인입니다 .

비구면 요소, 형석 요소, 회절 요소, 초저 분산 요소 등과 같은 수차를 줄이기 위해 설계된 수정 렌즈 요소는 모두 비용을 추가하지만 f / 4 망원 렌즈를위한 큰 5 "형석 요소를 다시 만드는 것은 상당히 중요합니다 f / 5.6 망원 렌즈 용 3 인치 형석 요소를 만드는 것보다 비용이 많이 듭니다. 다시 말하지만 조리개의 모든 정지 변경은 면적의 두 가지 변화와 전체 유리 부피의 훨씬 큰 변화의 요인입니다.

이 계획에는 하나의 십대들 사이에 작은 결함이 있습니다. 수차 (구형 수차는 아니지만 구면 수차)는 초점 이동 현상의 주요 원인입니다. 기본적으로 이는 "초점 렌즈"와 "촬영 렌즈"의 초점 거리가 정확히 일치하지 않기 때문에 더 큰 조리개에서 완벽하게 초점이 맞춰진 이미지는 더 작은 조리개에서 초점이 맞지 않습니다 (적어도 피사계 심도까지). 차이를 가릴 수있을만큼 커집니다.)

물론 문제를 해결할 수있는 방법이 있습니다. Hasselblad는 True Focus 시스템의 일부로 다양한 조리개에서 렌즈의 알려진 초점 이동을 매핑합니다. 그러나 거기에 도달하고 안정적으로 수행하려면 Hasselblad가 시스템을 닫아야했습니다. (본체와 등과의 결혼뿐만 아니라, 그것에 대해 너무 걱정하지 마십시오. 시스템은 모든 연결 고리가 공장에서 적절히 축복된다면 복잡한 일부 다처제 / 메이트 교환 사회를 허용합니다.) APS-C / 135 형식 DSLR 및 EVIL / MILC 카메라의 모든 세계에서 새로운 렌즈 유형은 새로운 바디에서만 작동하며 바디는 렌즈를 사용하여 렌즈의 특성을 "알아야"합니다. 그 전략. 그리고 그것은 현재 허용되는 것보다 훨씬 더 엄격한 공차를 의미합니다 (그리고 우리는 그것들을 만들기 위해 마이크로 포커스 조정이 필요 합니다예측 초점 이동과 실제 초점 이동이 잘 일치하도록 높은 수준에서 작동합니다.

따라서 렌즈의 나머지 부분과 카메라 본체를 더 비싸게 만들어 렌즈의 한 부분 (유리)에 약간의 비용을 절약 할 수 있습니다. 그리고 f / 1.2 렌즈가 실제로 f / 2.8 인 이유를 사람들에게 설명해야하는데 약간의 마케팅이 필요합니다. 그리고 타사 혈액 공급을 차단했을 것입니다. Hasselblad라면 Frankenstein의 경험을 단순화시켜 줄 것입니다. (임의의 부품이 서로 달라 붙지 않는 유일한 교체 가능한 MF 디지털입니다.) 한 명의 경쟁자 만 있습니다. "상품"시장에서 많은 잠재적 단점이있는 큰 위험입니다.

아마도 사람들은 일부 렌즈를 "사용할 수 없을 정도로 부드럽게 열 수 있지만 f / 2.8에서 통과 가능하고 f / 4에서 우수"또는 이와 유사한 것으로 묘사한다고 들었습니다. 크기, 무게, 복잡성, 비용 및 기타 디자인 요소에 의해 추가로 제한되지만 기본적으로 이러한 렌즈 는 사용자가 제안한 방식으로 이미 설계 되었기 때문 입니다. 그리고 그들은 당신이 그런 식으로 사진을 찍고 싶을 때 더 넓은 조리개에서 렌즈를 일종의 보너스로 사용할 수 있습니다.

초점 이동의 기본 문제 외에도 실제 세계에서는 다른 요소가 매우 중요하며 일반적 으로이 이점 보다 더 중요하기 때문에 더 많은 렌즈가 더 극단적 인 방식으로이 작업을 수행하지 않습니다 . 이미지 품질에 관계없이 최대 조리개를 늘리려면 유리가 모든 것이기 때문에 렌즈가 더 크고 무겁고 비싸야합니다. 약간 더 나은 자동 초점에 대한 대가로 그 상충 관계를 만들고 싶어하는 사람은 거의 없습니다.

고속 렌즈의 여분의 유리는 수차를 교정하기위한 것이 아닙니다. 중간 또는 넓은 렌즈의 경우 전체 시야각에서 전체 조리개를 볼 수 있어야합니다. 조리개 앞의 모든 요소를 ​​훨씬 크게 만들어야하는 경우 조리개를 더 크게 만들 수는 없습니다.

그러나 당신의 아이디어는 대형 렌즈에 효과적입니다. 이 렌즈의 대부분은 f / 5.6이지만, 이는 지상 유리를 사용하여 초점을 맞출 수있을만큼 밝고 충분한 이미지를 입증하기위한 것입니다. 피사계 심도, 모서리 및 선명도 문제로 인해이 조리개에서 촬영합니다.