Mengapa lensa tidak dirancang dengan lubang ekstra besar untuk fokus otomatis di luar apa yang digunakan untuk pencitraan?

Secara historis, merancang lensa bukaan besar telah sulit karena mengoreksi penyimpangan optik yang timbul dari lubang besar membutuhkan desain yang kompleks dan jumlah kaca yang sangat besar. Secara teoritis, jika seseorang tidak peduli tentang penyimpangan, akan mudah untuk merancang lensa dengan hampir semua aperture yang sewenang-wenang. Dalam kasus seperti itu, satu-satunya perbedaan antara desain say, f / 1.4 dan f / 4 adalah ukuran fisik aperture, dan karenanya dari elemen depan.

Mengingat bahwa ini adalah kasusnya, itu seharusnya relatif sepele untuk merancang lensa yang selalu berhenti ke aperture yang dapat diterima untuk mengambil gambar, tetapi tetap pada f-stop kecil ketika fokus. Sebagai contoh, jika kita mengambil lensa 200mm f / 4 hipotetis, lensa hanya akan mengambil gambar pada f / 4 atau lubang yang lebih sempit, tetapi mungkin fokus pada katakanlah, f / 2.8 atau bahkan f / 2.

Jumlah tambahan kaca dalam desain seperti ini hanya perlu hanya cukup untuk memperbaiki penyimpangan optik untuk fokus yang cukup tepat yang harus dicapai dan membiarkan cukup cahaya di, yang memungkinkan seseorang untuk menghemat berat dan material dan karena itu mengurangi harga. Desain harus, dalam kasus terbaik, pada dasarnya identik dengan lensa dengan bukaan "benar" yang sama dengan bukaan "pengambilan foto" lensa hipotetis, terlepas dari elemen depan yang lebih besar.

Saya merujuk secara khusus pada desain lensa yang tidak menunjukkan pergeseran fokus yang signifikan ketika berhenti. Jelas, desain lensa yang memiliki abberasi bola yang cukup untuk masalah ini tidak dapat dirancang dengan cara ini.

Desain semacam itu akan menguntungkan lensa di semua rentang harga, karena akan memungkinkan untuk membuat zoom konsumen yang lebih cepat fokus dengan harga yang sedikit lebih tinggi tetapi juga membuat telefoto ekstrim premium yang berfokus cepat (seperti lensa 800mm yang berfokus pada f / 4 tetapi menembak pada f / 5.6).

Apakah ada alasan teknis atau komersial mengapa desain seperti itu tidak digunakan secara luas?

Penggerak mendasar dari biaya dalam lensa bukanlah koreksi aberasi, meskipun koreksi aberasi menambah biaya lensa, dan mungkin menjadi faktor yang lebih signifikan dalam lensa sudut yang lebih luas. Secara umum, biaya utama lensa adalah "kaca". Saya memberi tanda kutip pada kaca, karena terkadang itu adalah bahan lain, seperti Fluorit atau kisi difraksi atau dispersi partikel difraksi, namun elemen lensa canggih biasanya lebih mahal.

Anda tidak dapat mencapai apertur yang ditentukan tanpa perbesaran yang sesuai dari kedua ujung lensa agar apertur itu muncul dengan ukuran yang benar . Gagasan "bukaan fisik" umumnya keliru. Apa yang kita sebut bukaan lensa, apa yang sering disebut sebagai bukaan fisik, secara tepat disebut sebagai murid masuk . Murid pintu masuk adalah bukaan seperti yang diamati melalui bagian depan lensa pada jarak "tak terhingga" (atau, dengan kata lain, jarak yang cukup jauh sehingga pengamatan adalah cahaya terkolimasi.) Murid masuk dari lensa 600mm dengan lensa f / 4 bukaan relatif harus 150mm seperti yang diamati melalui bagian depan lensa. Untuk mencapai pembesaran itu, dua hal harus:

1. Elemen lensa kanan masing-masing dengan perbesaran yang tepat harus digunakan untuk mencapai pembesaran itu.
2. Elemen depan harus berdiameter minimal 150mm.

Pikirkan ini sejenak ... elemen lensa depan berdiameter 150mm. Itu berdiameter 6 ", sekitar lebar tangan. Itu BESAR. Selain itu, setengah bagian depan laras hingga diafragma hanya sedikit meruncing, dan ada sejumlah elemen lensa tambahan yang harus digunakan dalam Selain elemen depan untuk mencapai titik # 1 serta mengoreksi penyimpangan. Jadi, Anda memiliki sejumlah 4 "hingga 6" elemen lensa di bagian depan laras, di atas semua elemen lensa di belakang diafragma untuk memproyeksikan gambar bujursangkar dengan benar ke sensor, yang masing-masing berdiameter satu inci hingga beberapa inci. Semua gelas itu BIAYA!

Mengganti elemen asferis yang mengoreksi penyimpangan dengan elemen bulat yang mungkin tidak akan mengurangi biaya, tetapi tidak dengan jumlah yang signifikan kecuali kita berbicara tentang focal length yang sangat pendek adalah zoom sudut lebar (di mana biaya koreksi penyimpangan cenderung menjadi faktor biaya yang lebih signifikan, karena kuantitas kaca keseluruhan jauh lebih rendah daripada panjang fokus yang lebih panjang.) Terlepas dari jenis lensa, bagaimanapun, biasanya porsi biaya yang lebih besar adalah elemen depan, mungkin beberapa elemen depan.

Bahkan dalam lensa sudut lebar, elemen depan biasanya akan berkali-kali lebih besar dari yang diperlukan untuk mencapai murid pintu masuk yang benar, hanya dalam hal ini perlu membengkokkan cahaya dari sudut yang cukup lebar, daripada mengumpulkan jumlah cahaya yang diperlukan. . Pada lensa sudut lebar, elemen depan dapat berkali-kali lipat dari total volume elemen lensa tunggal lainnya. Biaya gelas.

Saat Anda menyatakan, jumlah kaca tambahan hanya cukup untuk memungkinkan aperture yang lebih besar. Ingatlah bahwa setiap pemberhentian dalam aperture adalah FAKTOR DUA perubahan dalam AREA apertur. Jika Anda memiliki lensa 600mm f / 5.6, aperturnya 107mm, atau ~ 11.500mm ^ 2. Jika Anda ingin membuat lensa 600mm f / 4, bahkan jika Anda tidak peduli untuk memperbaiki penyimpangan, itu adalah aperture 150mm ... atau 22.500mm ^ 2 !! Anda telah MENGGANDAKAN area minimum yang diperlukan untuk mendukung apertur, dan kemungkinan lebih dari dua kali lipat volume (elemen yang lebih besar biasanya lebih tebal juga, sehingga total peningkatan volumebisa lebih dari dua kali lipat). Dan itu hanya untuk elemen depan ... masih ada sekitar 12-18 lebih! Jumlah kaca, dalam hal volume, diperlukan hanya cukup untuk mendukung aperture yang lebih besar lebih dari dua kali lipat apa yang diperlukan untuk pemberhentian berikutnya. Jangan meremehkan biaya itu.

Seperti yang telah disebutkan oleh orang lain, banyak lensa sudah melakukan persis seperti yang dikehendaki menurut teori Anda: Biarkan IQ menderita pada aperture maksimum, yang mengharuskan lensa dihentikan sebanyak satu pemberhentian atau lebih untuk sepenuhnya menyadari potensi ketajaman maksimum. Secara umum, lensa kelas konsumen yang lebih murah melakukan hal itu, biasanya sebagai akibat dari banyak faktor (kaca yang lebih murah, proses pembuatan yang lebih sederhana dan otomatis, perakitan otomatis, dll.)

Satu-satunya alasan utama mengapa lensa yang lebih murah lebih murah, bagaimanapun ... adalah lubang maksimum yang lebih kecil. Sebagian besar lensa kelas konsumen, serta sebagian besar lensa pihak ketiga, menggunakan lubang maksimum yang lebih kecil. Sebagian besar sudut lebar tingkat konsumen dan telefoto memperbesar maksimal pada f / 3.5, biasanya tidak konstan sehingga f / 3.5-5.6. Banyak pembesaran telefoto pihak ketiga dimulai pada f / 5.6 sementara nama merek mulai dari f / 4, dan pembesaran telefoto pihak ketiga sering menggunakan f / 5.6-6.3 sementara pembesaran telefoto nama-merek sering menawarkan f / 4 atau bahkan f / 2.8 bukaan konstan. Bukaan maksimum adalah pendorong utama biaya, karena secara eksplisit mendorong volume total kaca yang diperlukan.

Elemen lensa korektif yang dirancang untuk mengurangi aberasi, seperti elemen asferis, elemen Fluorit, elemen difraksi, elemen dispersi sangat rendah, dll. Semuanya menambah biaya, namun sekali lagi membuat elemen fluorit 5 "besar untuk lensa telefoto f / 4 sangat dipertimbangkan. lebih mahal daripada membuat elemen fluorit 3 "untuk lensa telefoto f / 5.6. Sekali lagi ... setiap perubahan stop di aperture adalah faktor dua perubahan area, dan perubahan yang lebih besar dalam volume total kaca.

Ada satu cacat kecil yang sangat kecil dalam rencana: penyimpangan (khususnya, tetapi tidak semata-mata, penyimpangan bola) adalah penyebab utama untuk fenomena pergeseran fokus. Pada dasarnya, itu berarti bahwa "lensa pemfokusan" Anda tidak akan memiliki panjang fokus yang sama persis dengan "lensa pemotretan" Anda, sehingga gambar yang dipusatkan dengan sempurna di bukaan yang lebih besar akan tidak fokus pada lubang yang lebih kecil (setidaknya sampai kedalaman bidang) tumbuh cukup besar untuk menutupi / menutupi perbedaannya).

Tentu saja ada beberapa cara untuk mengatasi masalah tersebut. Hasselblad memetakan pergeseran fokus lensa yang diketahui di berbagai lubang sebagai bagian dari sistem True Focus-nya. Tetapi untuk sampai ke sana, dan melakukannya dengan andal, diperlukan Hasselblad untuk menutup sistem. (Serta untuk menikahi tubuh dan punggung. Jangan terlalu khawatir tentang hal itu; sistem ini memungkinkan masyarakat poligami / penukar pasangan yang kompleks, asalkan semua hubungan baik diberkati dengan baik di pabrik.) untuk-semua dunia APS-C / 135-format DSLR dan kamera EVIL / MILC, itu berarti bahwa jenis lensa baru hanya akan bekerja pada tubuh baru, dan bahwa tubuh harus "mengetahui" karakteristik lensa menggunakan strategi itu. Dan itu berarti toleransi yang bahkan lebih ketat daripada yang diizinkan saat ini (dan kami membutuhkan tambahan fokus mikrofokus merekabekerja pada level tinggi) sehingga fokus yang diprediksi bergeser dan fokus yang sebenarnya sesuai dengan baik.

Jadi Anda menghemat sedikit uang pada satu bagian lensa (kaca) dengan membuat sisa lensa dan bodi kamera lebih mahal. Dan Anda harus menjelaskan kepada orang-orang mengapa lensa f / 1.2 mereka jelas hanya f / 2.8, yang akan membutuhkan sedikit pemasaran. Dan Anda kemungkinan akan memotong suplai darah pihak ketiga. Itu mungkin baik-baik saja jika Anda Hasselblad, menyederhanakan apa yang telah menjadi pengalaman Frankenstein (itu benar-benar satu-satunya digital MF yang dapat dipertukarkan yang tidak terasa seperti komponen acak yang disatukan saat ini), berada di pasar yang terbatas dan telah di-rarifikasi, dan hanya memiliki satu pesaing. Ini risiko besar dengan banyak potensi sisi buruk di pasar "komoditas".

Anda mungkin pernah mendengar orang-orang menggambarkan beberapa lensa sebagai "terbuka lebar yang luar biasa, tetapi lumayan pada f / 2.8 dan sangat baik dari f / 4", atau serupa. Itu karena, pada dasarnya, lensa-lensa ini sudah dirancang dengan cara yang Anda sarankan, meskipun juga dibatasi oleh ukuran, berat, kompleksitas, biaya, dan faktor desain lainnya. Dan mereka juga memungkinkan Anda menggunakan lensa pada lubang yang lebih luas jika Anda benar-benar ingin mengambil gambar dengan cara itu, sebagai semacam bonus.

Selain masalah dasar pergeseran fokus, lebih banyak lensa tidak melakukan ini dengan cara yang bahkan lebih ekstrem karena di dunia nyata faktor-faktor lain sangat signifikan - dan, umumnya, lebih penting daripada manfaat ini . Meningkatkan bukaan maksimum, bahkan tanpa memperhatikan kualitas gambar memerlukan lensa yang lebih besar, lebih berat, dan lebih mahal, hanya karena kaca adalah semuanya. Hanya sedikit orang yang mau melakukan itu sebagai imbalan atas autofokus yang sedikit lebih baik.

Kaca ekstra dalam lensa cepat tidak hanya ada di sana untuk memperbaiki penyimpangan. Bukaan penuh harus terlihat di seluruh bidang pandang yang berarti untuk lensa sedang atau lebar, Anda tidak bisa hanya membuat bukaan lebih besar Anda harus membuat semua elemen di depan bukaan jauh lebih besar juga.

Tapi ide Anda agak berpengaruh dengan lensa format besar. Banyak dari lensa ini adalah f / 5.6, tapi itu hanya untuk membuktikan gambar yang cukup terang untuk fokus menggunakan ground glass, Anda akan memotret pada aperture ini karena masalah kedalaman bidang, sudut dan ketajaman.