¿Por qué las lentes tienen diferentes diámetros?

El diámetro de una lente es al menos tan grande como el diámetro del elemento más grande (casi siempre el elemento frontal, aunque no necesariamente). El cuerpo del objetivo, los montajes del parasol, etc. añaden un poco a este diámetro, pero no suelen ser el factor determinante.

El diámetro del elemento frontal debe ser lo suficientemente grande para que la pupila de entrada sea visible en todo el campo de visión.

La pupila de entrada es la imagen de la apertura (un agujero en el medio de la lente) como se ve desde el frente de la lente (tomando así en cuenta las propiedades de distorsión del vidrio frente a la apertura).

Si el elemento frontal no es lo suficientemente grande para que pueda ver toda la pupila de entrada, eso debe significar que la luz está siendo bloqueada y, como resultado, el número f de la lente se reduce.

Puede ver este efecto en la práctica al mirar tamaños de lentes reales. El tamaño de la pupila de entrada viene dado por la distancia focal dividida por el número f. Toma una lente 600 f/4. Tiene una pupila de entrada de tamaño 600 / 4 = 150 mm. La hoja de datos de la lente Canon 600 f/4L indica que el diámetro máximo de la lente es de 168 mm (esto incluye el cilindro de la lente y la montura del parasol, no pude encontrar cifras para el tamaño real de el elemento frontal, pero se trata de la derecha).

Una lente 135 f/2 tiene una pupila de entrada de 67,5 mm, la Canon 135 f/2.0L tiene un diámetro de filtro (nuevamente un poco más grande que el elemento frontal) de 72 mm. Todo está bien. Pero ahora mire una lente de 14 mm f/2.8, pupila de entrada de solo 5 mm, pero el diámetro se cotiza en 77 mm, una gran disparidad.

Aquí es donde la parte del campo de visión completo de la definición anterior es importante, no es lo suficientemente bueno como para poder ver la pupila de entrada de frente, pero no desde un lado, lo que daría como resultado una caída de luz en el marco. Imagínese mirando a través de un tubo de drenaje, cuando se ve de frente puede ver a través, pero cuando se ve desde un ángulo, la luz del otro extremo se bloquea rápidamente. Un tubo de drenaje acampanado con un extremo mucho más grande que el otro no sufriría este problema.

Un teleobjetivo tiene un campo de visión muy estrecho, casi cualquier cosa en la toma estará mirando el objetivo de frente, por lo que el elemento frontal solo necesita ser un poco más grande que la pupila de entrada, de ahí la buena correlación con los tamaños citados anteriormente. Una lente de gran angular puede generar imágenes de objetos a un lado y, por lo tanto, se requiere el enfoque de "tubería de drenaje ensanchada", lo que requiere un elemento frontal mucho más grande y una lente de mayor diámetro.

TL; DR Para los teleobjetivos, el diámetro de la lente está determinado por el tamaño de la pupila de entrada (longitud focal/número f), para las lentes gran angular, está más o menos determinado por el campo de visión (aunque el tamaño y la posición de la pupila de entrada juegan un papel importante). parte).