¿Por qué los lentes no están diseñados con aperturas extragrandes para enfoque automático más allá de lo que se usa para imágenes?

El factor fundamental del costo de una lente no es la corrección de las aberraciones, aunque la corrección de las aberraciones aumenta el costo de la lente y puede ser un factor más importante en las lentes de ángulo más amplio. En términos generales, el costo principal de una lente es el "vidrio". Pongo vidrio entre comillas, porque a veces son otros materiales, como fluorita o una rejilla de difracción o dispersión de partículas difractivas, sin embargo, los elementos de lentes avanzados generalmente cuestan MÁS.

No puede lograr una apertura específica sin tener el aumento apropiado de ambos extremos de la lente para que esa apertura parezca ser del tamaño correcto . La noción de una "apertura física" es generalmente un nombre inapropiado. Lo que llamamos apertura de una lente, lo que con frecuencia se denomina apertura física, se denomina correctamente pupila de entrada . La pupila de entrada es la apertura observada a través del frente de la lente a una distancia de "infinito" (o, en otras palabras, una distancia lo suficientemente grande como para que la observación sea de luz colimada). La pupila de entrada de una lente de 600 mm con una La apertura relativa de f/4 debe ser de 150 mm, tal como se observa a través de la parte frontal del objetivo. Para lograr esa magnificación, dos cosas deben ser:

1. Se deben usar los elementos de lente correctos, cada uno con el aumento correcto, para lograr ese aumento.
2. El elemento frontal debe tener al menos 150 mm de diámetro.

Piense en esto por un momento... un elemento de lente frontal de 150 mm de diámetro. Eso es 6" de diámetro, aproximadamente una mano de ancho. Eso es ENORME. Además de eso, la mitad frontal del barril hasta el diafragma está ligeramente ahusada, y hay una serie de elementos de lentes adicionales que deben usarse en adicional al elemento frontal para lograr el punto n.° 1 y corregir las aberraciones. Por lo tanto, tiene un número de elementos de lente de 4" a 6" en la mitad frontal del cilindro, encima de todos los elementos de lente detrás del diafragma para proyectar correctamente una imagen rectilínea en el sensor, cada uno de los cuales todavía tiene de una pulgada a varias pulgadas de diámetro.¡Todo ese vidrio CUESTA!

Reemplazar un elemento asférico que corrige las aberraciones con un elemento esférico que no lo hace probablemente reducirá el costo, pero no en una cantidad particularmente significativa a menos que estemos hablando de distancias focales muy cortas son zooms de gran angular (donde el costo de las correcciones de aberraciones tiende a ser un factor de costo más significativo, ya que la cantidad total de vidrio es mucho menor que en distancias focales más largas). Sin embargo, independientemente del tipo de lente, generalmente la mayor parte del costo es el elemento frontal, tal vez el par de elementos frontales.

Incluso en una lente gran angular, el elemento frontal suele ser muchas veces más grande de lo necesario para lograr la pupila de entrada correcta, solo que en este caso es necesario doblar la luz desde un ángulo lo suficientemente amplio, en lugar de reunir la cantidad de luz requerida. . En una lente gran angular, el elemento frontal puede tener muchas veces el volumen total de cualquier otro elemento de una sola lente. Costos de vidrio.

Como usted dice, la cantidad de vidrio adicional solo necesita ser suficiente para permitir una apertura más grande. Recuerde que cada parada en la apertura es un cambio de FACTOR DE DOS en el ÁREA de la apertura. Si tiene un objetivo de 600 mm f/5,6, la apertura es de 107 mm o ~11 500 mm^2. Si quieres hacer un objetivo de 600 mm f/4, incluso si no te importa corregir las aberraciones, ¡eso es una apertura de 150 mm... o 22 500 mm^2! Has DOBLADO el área mínima requerida para soportar la apertura, y probablemente más que duplicado el volumen (los elementos más grandes también suelen ser más gruesos, por lo que el aumento total de volumenpuede más del doble). Y eso es solo para el elemento frontal... ¡todavía hay alrededor de 12-18 más! La cantidad de vidrio, en términos de volumen, que se requiere apenas para soportar la apertura más grande es más del doble de lo que se necesita para la siguiente parada. No subestimes ese costo.

Como han mencionado otros, muchas lentes ya hacen exactamente lo que usted ha teorizado: permitir que el IQ sufra en la apertura máxima, lo que requiere que la lente se detenga hasta una parada para aprovechar al máximo el potencial de nitidez. En términos generales, las lentes de grado de consumo más baratas lo hacen, generalmente como resultado de una multitud de factores (vidrio más barato, proceso de fabricación más simple y completamente automatizado, ensamblaje automatizado, etc.)

Sin embargo, la única razón principal por la que los lentes más baratos son más baratos... son las aperturas máximas más pequeñas. La mayoría de las lentes de nivel de consumidor, así como la mayoría de las lentes de terceros, usan aperturas máximas más pequeñas. La mayoría de los zooms de gran angular y teleobjetivo para consumidores alcanzan un máximo de f/3,5, por lo general no constante, por lo que f/3,5-5,6. Muchos zooms de teleobjetivo de terceros comienzan en f/5.6 mientras que los de marca comienzan en f/4, y los zooms de teleobjetivo de terceros a menudo usan f/5.6-6.3 mientras que los zooms de teleobjetivo de marca a menudo ofrecen f/4 o incluso f/2.8 apertura constante. La apertura máxima es el principal impulsor del costo, ya que impulsa explícitamente el volumen total de vidrio requerido.

Los elementos de lentes correctivos diseñados para reducir las aberraciones, como elementos asféricos, elementos de fluorita, elementos de difracción, elementos de dispersión ultrabaja, etc., todos aumentan el costo; más costoso que hacer un elemento de fluorita de 3" para un teleobjetivo f/5.6. Nuevamente... cada cambio de parada en la apertura es un factor de dos cambios en el área, y un cambio aún mayor en el volumen total del vidrio.

Hay un pequeño defecto en el plan: las aberraciones (particularmente, pero no únicamente, la aberración esférica) son las principales culpables del fenómeno del cambio de enfoque. Esencialmente, eso significaría que su "lente de enfoque" no tendrá exactamente la misma distancia focal que su "lente de toma", por lo que las imágenes enfocadas perfectamente en la apertura más grande estarán desenfocadas en aperturas más pequeñas (al menos hasta la profundidad de campo). crece lo suficiente como para cubrir/enmascarar la diferencia).

Hay maneras de evitar el problema, por supuesto. Hasselblad mapea los cambios de enfoque conocidos de sus lentes en varias aperturas como parte de su sistema True Focus. Pero para llegar ahí, y hacerlo de manera confiable, requirió que Hasselblad cerrara el sistema. (Además de casar cuerpos y espaldas. No se preocupe demasiado por eso; el sistema permite una sociedad poligámica/intercambio de parejas compleja, siempre que todas las conexiones estén debidamente bendecidas en la fábrica). para todo el mundo de las cámaras DSLR de formato APS-C/135 y EVIL/MILC, eso significaría que el nuevo tipo de lente solo funcionaría en cuerpos nuevos, y que los cuerpos tendrían que "conocer" las características de los lentes que utilizan esa estrategia Y significaría tolerancias aún más estrictas que las permitidas actualmente (y necesitamos ajustes de microenfoque para hacerlostrabajar a un alto nivel) de modo que el cambio de enfoque previsto y el cambio de enfoque real se correspondan bien.

Por lo tanto, ahorra un poco de dinero en una parte de la lente (el vidrio) al encarecer tanto el resto de la lente como el cuerpo de la cámara. Y tienes que explicarle a la gente por qué sus lentes obviamente f/1.2 son en realidad solo f/2.8s, lo que requeriría un poco de marketing. Y probablemente estaría cortando el suministro de sangre de terceros. Eso puede estar bien si eres Hasselblad, simplificando lo que había sido una experiencia de Frankenstein (en realidad es el único MF digital intercambiable que no se siente como piezas aleatorias pegadas en este momento), estás en un mercado limitado y enrarecido, y solo tiene un competidor. Es un gran riesgo con muchas desventajas potenciales en el mercado de "materias primas".

Probablemente hayas escuchado a la gente describir algunos lentes como "abiertos, increíblemente suaves, pero pasables a f/2.8 y excelentes desde f/4", o similares. Eso se debe a que, básicamente, estos lentes ya están diseñados de la manera que usted sugiere, aunque también están limitados por el tamaño, el peso, la complejidad, el costo y otros factores de diseño. Y también te permiten usar la lente en aperturas más amplias si realmente quieres tomar una foto de esa manera, como una especie de bonificación.

Además del problema básico del cambio de enfoque, más lentes no hacen esto de una manera aún más extrema porque en el mundo real esos otros factores son muy significativos y, en general, más importantes que este beneficio. Aumentar la apertura máxima, incluso sin tener en cuenta la calidad de la imagen, requiere que una lente sea más grande, más pesada y más costosa, solo porque el vidrio es todo eso. Pocas personas querrían hacer esas compensaciones a cambio de un enfoque automático ligeramente mejor.

El vidrio adicional en una lente rápida no solo está ahí para corregir las aberraciones. La apertura completa debe ser visible en todo el campo de visión, lo que significa que para lentes moderados o anchos, no puede simplemente hacer que la apertura sea más grande, sino que también debe hacer que todos los elementos en frente de la apertura sean mucho más grandes.

Pero su idea está en efecto con lentes de gran formato. Muchos de estos lentes son f/5.6, pero eso es solo para demostrar una imagen lo suficientemente brillante para enfocar usando el vidrio esmerilado, dispararía con esta apertura debido a problemas de profundidad de campo, esquinas y nitidez.