줌 렌즈는 망원 쪽에서 가장 넓은 조리개를 어떻게 제한합니까?

조리개 링은 렌즈의 망원 단에서 5.6과 같이 조리개를 넘어서 고정합니까? 렌즈가 조리개 링에 장애물을 가져 와서 망원 단의 조리개 이상으로 렌즈를 더 이상 열 수 없습니까?

어쨌든 렌즈는 왜 이렇게 동작합니까? 초점 범위 전체에 일정한 조리개가없는 이유는 무엇입니까?

입사 동공은 전방 요소의 직경에 의해 제한되며, 이는 일반적으로 조리개 다이어프램의 물리적 크기가 아니라 망원 줌 렌즈의 최대 조리개를 제한합니다.

다이어프램의 물리적 크기는 렌즈의 최대 조리개 (f- 숫자로 표시)를 결정하는 것의 일부일뿐입니다. 렌즈 전면과 다이어프램의 위치 사이의 배율도 일부 역할을합니다. 조리개의 f- 수는 렌즈의 초점 길이를 입사 동공 의 직경으로 나눈 렌즈의 비율에 의해 결정되며 , 종종 유효 조리개라고합니다. 간단한 언어로, 입사 동공 직경은 렌즈 전면을 통해 볼 때 다이어프램의 개구부 가 얼마나 넓은 지에 의해 정의됩니다 .

일정한 조리개 줌 렌즈를 움직여 초점 거리를 변경하면 렌즈 전면과 다이어프램 사이의 배율이 다이어프램의 물리적 크기가 아니라 일반적으로 변경됩니다. 배율의 변화는 입사 동공 이 더 긴 초점 거리에서 더 크게 보이고 더 짧은 초점 거리에서 더 작아 보이게하는 것이다. 70-200mm f / 2.8 렌즈는 70mm 및 f / 2.8에서 직경 25mm의 입사 동공을 갖습니다. 200mm에서 f / 2.8의 입구 동공은 너비가 71mm 이상입니다. 실제 물리적 다이어프램은 두 경우 모두 동일한 크기입니다. 변경된 것은 다이어프램 어셈블리와 렌즈 전면 사이의 배율입니다.

이 같은 원리는 일반적으로 가변 조리개 줌 렌즈에서도 사용됩니다. 예를 들어 18-300mm f / 3.5-5.6 줌 렌즈를 사용하십시오. f / 3.5의 입구 동공은 18mm에서 너비가 대략 5.14mm입니다. f / 5.6의 입구 동공은 300mm에서 53.6mm 너비의 10 배 이상입니다. 최대 300mm 및 f / 5.6의 줌 렌즈는 직경이 54mm보다 약간 큰 전면 요소를 가지고 있습니다. 필요한 입학 동공 크기가 이유입니다! 300mm의 입구 동공이 18mm와 f / 3.5의 너비로 여전히 5.14mm 인 경우 300mm의 최대 조리개는 f / 58입니다!

그렇다면 왜 모든 줌 렌즈가 전체 줌 범위에서 일정한 조리개를 유지하기에 충분한 배율을 사용하지 않습니까? 일정한 조리개 렌즈를 생산하는 데 필요한 추가 크기, 무게 및 복잡성과 관련된 비용.

입사 동공은 시야각이 좁은 렌즈의 렌즈 전면 요소 직경보다 훨씬 클 수 없습니다. 200mm에서 f / 5.6 조리개는 직경이 거의 36mm 인 입구 동공이 필요합니다. 대부분의 현재 교환 렌즈는 직경이 적어도 그 크기가 크므로 대부분의 현대 교환 렌즈 카메라의 마운팅 플랜지의 직경은 약 42-54mm입니다. ( 등록 거리라고하는 센서 / 필름 평면 앞의 장착 플랜지의 거리가 아니라 장착 플랜지의 구멍 너비 에 대해 이야기하고 있습니다.) f / 2.8 조리개는 약 71.4mm 너비의 입구 동공이 필요합니다. 이를 위해서는 렌즈가 장착 플랜지의 구멍보다 직경이 훨씬 커야합니다.

렌즈 경통과 광학 경로를 둘러싸고있는 렌즈의 모든 부분은 더 커야하므로 더 많은 양의 원료를 필요로 할뿐만 아니라 실제 광학 요소도 직경이 더 커야합니다. 동일한 굴절 각도를 유지하기 위해 더 두껍다. 렌즈 요소가 클수록 보정이 필요한 수차가 더 많이 발생합니다. 렌즈에서 가장 비싼 재료는 종종 이러한 수정 광학 요소를 만드는 데 사용되는 재료입니다. 색수차와 같은 것을 수정하기 위해 요소를 추가하면 수정하기 위해 훨씬 더 많은 요소가 필요한 것보다 기하학적 왜곡과 같은 추가 문제가 발생할 수 있습니다. 따라서 전체 렌즈와 내부의 많은 광학 요소가 커야 할뿐만 아니라 더 비싼 재료로 만든 더 많은 광학 부품이 필요합니다.

대부분의 사람들은 실제로 더 큰 조리개 가 필요 하지 않으면 더 가벼워지고 더 작은 렌즈를 들고 다니면서 훨씬 적은 비용을 지불하게됩니다.

현대의 줌 렌즈의 품질은 모든 제조 문제를 고려할 때 탁월합니다. 제조업체는 줌 전체에서 최대 조리개를 일정하게 유지하는 것보다 더 좋은 것을 좋아하지 않습니다. 이것은 말보다 더 쉽게 말해집니다.

f 숫자는 비율입니다. 수학적으로 초점 거리를 작업 조리개 직경으로 나누어 f- 번호를 계산합니다. 비율은 크기가 없기 때문에이 값은 비율이어야합니다. 다시 말해, f / 4 렌즈는 렌즈의 크기에 관계없이 동일한 빛 에너지를 필름이나 센서로 전달합니다. 예를 들어 구경 25mm의 100mm 렌즈는 f / 4에서 작동합니다. 이 래시 업은 초점 거리가 4000mm이고 작동 조리개가 1000mm 인 천문 망원경 시스템과 동일한 이미지 밝기를 제공합니다. 둘 다 동일한 전망을 동일하게 노출합니다.

혼란을 없애기 위해 f- 번호 시스템이 필요합니다. 다른 렌즈와 동일한 f- 번호로 설정된 렌즈는 동일한 이미지 밝기를 제공합니다. 초점 거리와 조리개 직경이 서로 얽혀 있기 때문입니다. 더 높은 배율로 확대하면 이미지가 어두워집니다. 흰 벽에서 프로젝터를 더 멀리 옮기는 것을 고려하십시오. 프로젝터를 벽에서 멀리 떨어 뜨려 놓으면 벽에 투사 된 이미지가 커지고 빛이 더 많은 표면적을 가려야하기 때문에 이미지가 어두워집니다. 줌 렌즈와 동일합니다.

어떻게 든 렌즈 제조업체가 줌을 보정해야하거나 줌 전체에서 일정한 f 넘버를 유지할 수 없습니다. 대부분의 줌은 일정한 f 숫자를 유지할 수 없습니다. 그것은 너무 비싸게되고 시장에서 자신을 가격했기 때문에 판매가 손실됩니다.

줌 전체에서 일정한 f 숫자를 유지하는 방법은 무엇입니까? 조리개 조리개는 움직이는 렌즈 그룹 뒤에 설정됩니다. 프론트 그룹은 돋보기처럼 작동하여 아이리스의 겉보기 직경이 정면에서 볼 때 더 크게 보입니다. 이 배치는 렌즈가 더 높은 배율로 확대 될 때 더 많은 빛이 조리개를 통과하도록합니다. 전방 렌즈 요소의 이러한 배치 및 작용은 수정되어야하는 왜곡 및 수차를 유발한다. 이 보정에는 정밀하게 움직여야하는 복잡한 렌즈 요소가 필요합니다. 이것은 비용을 증가시킵니다. 결론은 일정한 조리개 줌이 매우 비싸다는 것입니다.

줌 렌즈가 일정한 조리개인지 또는 가변 조리개인지는 먼저 설계와 관련이 있고, 둘째는 다이어프램의 개폐와 같은 기계적 요인과 관련이 있습니다.

줌 렌즈는 일부 요소를 움직여 초점 거리를 변경함으로써 작동합니다. 이것은 두꺼운 렌즈의 초점 거리 방정식으로 인해 작동합니다.

(1) Phi = phi_1 + phi_2-(t / n) * phi_1 * phi_2

(2) EFL = 1 / 피

여기서 Phi는 후막 렌즈의 총 광학 파워이고, phi_1 및 phi_2는 제 1 및 제 2 표면의 광학 파워이고, t는 그들 사이의 두께이고, n은 렌즈의 굴절률이다. EFL은 유효 초점 거리를 의미하며 초점 거리 를 말하면 구어 적으로 참조됩니다.

여러 요소를 포함하는 모든 광학 시스템을 단일 얇은 렌즈로 정확하게 모델링 할 수 있습니다. 이 방정식은 얇은 렌즈에도 적용되지만 t = 0으로 t / n 항이 사라집니다. 50mm f / 1.8 렌즈는 초점 거리 50mm의 단일 얇은 렌즈로 모델링 할 수 있으며 18-300mm 렌즈는 50mm로 설정할 수 있습니다.

이 공식을 사용하여 2 개의 얇은 렌즈를 모델링 할 수도 있습니다. 렌즈가 양의 렌즈 인 경우 렌즈를 더 멀리 밀면 t / n 항이 더 커집니다. 자라면서 출력이 감소하고 초점 거리가 커집니다.

이것이 줌 렌즈의 본질입니다.

광학 시스템에 조리개 스톱을 도입하자마자 입구 및 출구 동공이 있습니다. 입구 동공은 앞에있는 요소에 의해 형성된 조리개 정지의 이미지이고, 출구 동공은 뒤에있는 요소에 의해 형성된 조리개 정지의 이미지입니다.

동공은 렌즈 요소 또는 실제 조리개 정지 자체와 같은 위치와 크기를 갖습니다. 렌즈 의 f / # 는 다음과 같이 근사 할 수 있습니다.

(3) f / # = EFL / EPD

f / #가 '초점 비율'인 경우 EFL은 유효 초점 길이이고 EPD는 입사 동공 직경입니다.

공기로 분리 된 두 개의 얇은 렌즈 가운데에 조리개 멈춤 장치를 붙이겠습니다. 렌즈를 앞쪽으로 움직여 렌즈 시스템의 EFL을 높이면 EPD도 함께 변경됩니다. 렌즈를 뒤쪽으로 뒤로 움직여서 렌즈의 EFL을 높이면 EPD는 렌즈에 영향을 미치지 않으므로 EPD는 변경되지 않습니다.

매우 큰 줌 범위 를 만들지 않으면 EPD를 담당하는 조리개 스톱의 배율이 초점 길이와 동일한 속도로 증가합니다. (3)의 분자와 분모가 동일한 상 대량만큼 변했기 때문에 비율은 여전히 ​​동일하므로 렌즈가 70mm에서 200mm로 이동하여 f / 4의 조리개를 유지했을 수 있습니다.

렌즈를 뒤쪽으로 움직이면 렌즈가 70mm에서 200mm로 줌하여 약 f / 10 정도로 느려졌을 것입니다.

현대 줌 렌즈에는 3 개 또는 4 개의 줌 그룹이 있으므로이 간단한 설명보다 더 복잡합니다. 경우 그들 모두는 조리개의 앞에 있으며, 이것은 여전히 사실이다. 경우 대부분이 구경 조리개의 전면에, 제조 렌즈 줌 동안 열기 / 닫기 다이어프램을 프로그래밍하고 그냥 일정한 조리개 렌즈처럼 동작하도록 격차를 속이는 경향이있다.

왜 모든 그룹을 정류장 앞에두고 끝내지 않는지 궁금 할 것입니다. 두 가지 주요 동기가 있습니다.

1) 조리개 앞쪽에서 모든 줌을 강제로 수행하면 렌즈가 양쪽에서 줌할 수있는 것보다 더 길어야합니다.

2) 양쪽에서 요소의 위치를 ​​변경할 수 있으면 잘 수정 된 렌즈를 설계하는 것이 더 쉽습니다.