¿Cuál es el factor limitante en la construcción de lentes cuando se trata de valores f-stop?

Este objetivo macro de 105 mm de Nikon, ampliamente elogiado, tiene un valor f-stop máximo de 2,8. Lo he sostenido en mis manos, es una lente grande . Mientras tanto, esta lente Nikon de 50 mm puede llegar hasta f/1.2, a pesar de ser un 25 % más barata y MUCHO más pequeña. Entonces, al menos con estas dos lentes, no hay una correlación muy directa entre el precio y la capacidad de f-stop.

¿Qué es lo que determina el rango f-stop de una lente dada? ¿Por qué ese 105 mm no puede ir sub-2?

Respuestas (3)

El área de la pupila (abertura de apertura) es proporcional al cuadrado de la distancia focal (en el mismo f-stop). Por lo tanto, 105 mm siendo aproximadamente el doble de la distancia focal de 50 mm, necesitaría 4 veces la pupila (área) para ser f/1.2.

En otras palabras, f/1.2, o cualquier f-stop, no corresponde a un diámetro fijo: aumenta para distancias focales más grandes.

Eso también supone que ambas lentes reúnen y transmiten la misma cantidad de luz a la apertura. Dado que el 50 mm tiene un campo de visión más amplio, tenderá a captar más luz, por lo que tiene una ventaja adicional allí.

El área de apertura máxima está claramente restringida por el formato de la cámara: no puede ser más grande que la montura del objetivo. Una lente puede compensar reuniendo más luz, razón por la cual las lentes grandes de 300 mm f/2.8 y 600 mm f/4 tienen enormes elementos frontales.

En el artículo de Wikipedia sobre f-stop (número f) se menciona qué tan grande puede ser el tamaño de la pupila de su lente. Se encuentra en la sección "Notación".
¡Gracias! Estaba pensando en editar el artículo. Agregar la referencia y una cita con las partes relevantes del artículo de Wikipedia. Esto se agregaría como un nuevo párrafo. ¿Qué piensas?
El campo de visión más amplio no entra por separado: esa ventaja se explica directa y completamente por el tamaño físico más pequeño de la apertura, como explica en la primera parte de su respuesta.
Um... el número f es una relación entre la distancia focal y la apertura; la relación es lineal, no cuadrática. Entonces, una lente de 100 mm necesitaría una pupila de entrada del doble del diámetro de una lente de 50 mm para lograr el mismo número f. (Si el diseño está a escala pero por lo demás es idéntico, eso significa 4 veces el área y 8 veces el volumen del vidrio, por supuesto). Asumiré que el "cuadrado" se metió allí por la fuerza de la costumbre: casi siempre aparece en cualquier discusión de la apertura.
Es una relación lineal con el diámetro de la apertura (f/D), pero una relación cuadrática con el área de la pupila de entrada, que es la capacidad de captación de luz. Siendo el área (D/2) al cuadrado, por pi.
De hecho, pero una lente no necesitaría "4x la pupila" en la lectura de la mayoría de las personas, ya que la mayoría de la gente común percibe la medida de las cosas redondas por el diámetro, no por el área. "4x the pupil" es engañoso sin más texto explicativo.
La misma gente que piensa que una pizza de 24 "es el doble del tamaño de una de 12", me imagino;)
Como usted mismo se describe, la apertura máxima puede ser mayor que la montura del objetivo, ¿no?
Los elementos de la lente pueden ser, pero no el propio diafragma.
@MikeW ¿Cómo es que el diafragma no puede ser más grande que la montura de la lente? Realmente no puedo entender eso y he comenzado una pregunta sobre la relación de la apertura máxima posible y la montura de la lente .

Hay mucho más que una lente más larga que necesita un diámetro mayor para mantener la misma apertura relativa.

Para un par de ejemplos, la aberración esférica y el coma son proporcionales al cuadrado de la apertura de la lente. Si tomamos el diseño de la lente 100/2.8 y duplicamos el diámetro de cada elemento, podríamos esperar obtener una lente 100 f/1.4, pero con cuatro veces más aberración esférica y coma que la versión f/2.8. Eso reduciría la calidad de "un poco suave y abierto" a "Uh, buen bokeh, supongo, pero ¿no sería mejor si algo fuera nítido?"

Está bien, estoy exagerando un poco, pero entiendes la idea. Además de necesitar más material (por ejemplo, duplicar el diámetro de un elemento requiere aproximadamente 8 veces más vidrio), el diseño necesita una corrección mucho mejor para algunas de las aberraciones comunes para mantener la misma (o similar) calidad en una apertura más grande.

A las escalas de aberración esférica les gusta el cubo, no el cuadrado, de la apertura de la lente.

Para responder a la pregunta del título, hay dos factores limitantes. Un límite blando es la economía del diseño. Esa lente de 105 mm podría diseñarse más grande (relación más pequeña). Pero, ¿hay suficiente demanda para cubrir los costos de fabricar una lente de este tipo? Al parecer, el fabricante cree que no. Un límite estricto es el tamaño máximo del montaje del sistema. Los sistemas SLR/DSLR típicos pueden reducirse a aproximadamente f/1.2. Los soportes para cámaras de cine pueden ir incluso más allá de f/1.0.

¿Cuál es el factor limitante en la construcción de lentes cuando se trata de valores f-stop?
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