¿Qué ancho debe tener el elemento frontal de una lente, dada la distancia focal y la apertura?

Las lentes con ángulos de visión muy estrechos requieren elementos frontales que sean aproximadamente equivalentes al tamaño de la pupila de entrada. Un teleobjetivo principal típico tendrá un elemento frontal menos del 10 % más grande que la pupila de entrada en la apertura máxima del objetivo. Esto se debe a que los rayos de luz recogidos por la lente son casi perpendiculares al plano de imagen y la pupila de entrada no será mucho mayor que el diámetro del elemento frontal.

Pero con ángulos de visión más amplios y sus distancias de sujeto más cercanas, la pupila de entrada puede ser mucho más grande que el elemento frontal:

Una lente simple de un solo elemento:

Una lente compuesta de múltiples elementos:

Si el elemento frontal de una lente de ángulo más amplio fuera lo suficientemente grande como para que la pupila de entrada fuera completamente visible desde los sujetos centrados en el eje óptico de la lente, la lente viñetaría severamente la luz proveniente de las partes fuera del eje del marco. Por lo tanto, las lentes de gran angular tienden a tener elementos frontales mucho más grandes que el tamaño de la pupila de entrada, de modo que una porción más grande de la pupila de entrada es visible desde las partes más periféricas del campo de visión.

Cuando partes del campo de visión de la lente se obstruyen desde una vista completa de la pupila de entrada, pueden aparecer esquinas oscuras y luces desenfocadas de formas extrañas. Considere lentes de gran apertura incluso con un campo de visión normal :

Se dice que una lente de este tipo tiene un efecto bokeh "ojo de gato" :

Incluso cuando no hay viñeteado mecánico causado por el cilindro de la lente, desde ángulos más amplios, la pupila de entrada parece tener una forma oblonga, en lugar de un círculo.

Compare estos ejemplos, todos destinados a cámaras de fotograma completo:

• Canon EF 300 mm f/4 tiene hilos de filtro de 77 mm. 300 mm/4 es 75 mm
• Canon EF 100 mm f/2 tiene hilos de filtro de 58 mm. 100 mm/2 es 50 mm
• Canon EF 85mm f/1.8 tiene hilos de filtro de 58mm. 85/1.8 es 47 mm
• Canon EF 50 mm f/1.4 tiene hilos de filtro de 58 mm. 50 mm/1,4 es 36 mm
• Canon EF 35 mm f/2 tiene hilos de filtro de 67 mm. 35/2 es 17mm
• Canon EF 24 mm f/1.4 tiene hilos de filtro de 77 mm. 24 mm/1,4 es 17 mm

Su lente de 24-240 mm f/3.5-6.3 que tiene un elemento frontal de casi 72 mm de ancho probablemente se trata más de reducir el viñeteado a 24 mm y f/3.5 que de la pupila de entrada necesaria para 240 mm y f/6.3.