Perché le lenti a focale fissa grandangolari hanno aperture relativamente piccole?

Ho notato che molti degli obiettivi grandangolari grandangolari (almeno per Canon) hanno aperture leggermente più piccole rispetto alle loro controparti normali o con teleobiettivo. Ad esempio, il normale Canon 24mm prime è f / 2.8 mentre il 50mm prime è f / 1.8.

Teoricamente, dovrebbe essere possibile realizzare obiettivi grandangolari di grande apertura, poiché la loro apertura sarà molto più piccola rispetto ai numeri primi con lunghezze focali più lunghe. Quindi, perché non ci sono obiettivi grandangolari con aperture più grandi? Un'apertura più grande pone limiti sull'apertura più piccola che un obiettivo può avere, in quanto ciò potrebbe avere un impatto sulla profondità di campo per la fotografia di paesaggio.

In generale, gli obiettivi ad ampia apertura sono più facili da progettare più a lungo la lunghezza focale. Il motivo per cui non si vedono obiettivi da 400 mm f / 1.4 è dovuto a difficoltà di produzione, ad esempio mantenendo bassa la dispersione mentre si producono elementi delle dimensioni richieste per tali aperture. Vale la pena ribadire che la designazione f / 1.4 significa che la dimensione dell'apertura del diaframma è la lunghezza focale divisa per 1.4, che per 400 f / 1.4 è un enorme 285 mm. Tecnicamente è l'immagine del diaframma che deve avere quella dimensione, il che significa che l'elemento frontale deve essere almeno così grande.

Se osservi il più ampio dei superteles di Canon, vedi uno schema che 150 mm sembra essere al limite di ciò che è economico:

• 400 / 2.8 = 142mm

• 600 / 4.0 = 150mm

• 800 / 5.6 = 142mm

Gli obiettivi con lunghezza focale inferiore alla distanza di registrazione (circa 46 mm per la maggior parte delle reflex digitali) devono incorporare il cosiddetto design retrofocale, che è essenzialmente un gruppo di teleobiettivo inverso (o "convertitore grandangolare") sul retro dell'obiettivo. Più ampia è la lente, più correzioni devono essere eseguite a causa del design retrofocale, e queste correzioni sono più difficili per le lenti ad ampia apertura.

Puoi vederlo se guardi il design della Canon 24mm f / 2.8 e 50mm f / 1.8:

Canon 24mm f / 2.8

50mm f / 1.8

Il motivo per cui i 50 mm offrono un rapporto prezzo / prestazioni così buono in termini di apertura è che per le fotocamere da 35 mm quei 50 mm si trovano nel punto ottimale in cui la lunghezza focale è abbastanza lunga da consentire un design non retrofocale più semplice, ma non troppo lungo il vetro deve essere usato per dare un buon numero f /.

I moderni obiettivi grandangolari sono in effetti i telefoni inversi. Quindi c'è molto vetro anche se la lunghezza focale è inferiore. Inoltre, la quantità di vetro necessaria per correggere le abberazioni è maggiore rispetto a quella di un obiettivo con lunghezza focale normale.

Canon ha sia un obiettivo 28mm f / 2.8 che un obiettivo 28mm f / 1.8. Secondo questa tabella (PDF) la f / 2.8 è una costruzione di obiettivi a 5 gruppi 5, mentre la f / 1.8 è una costruzione di obiettivi a 9 gruppi 10. Quindi hai quasi raddoppiato il numero di elementi in vetro aprendo un po 'più di 1 stop e 28mm non è grandangolo molto estremo.

L'ampia apertura non ha alcun effetto sull'apertura più piccola. Potrebbe esserci un problema meccanico in quanto non otterrai un f / 32 molto accurato su un grandangolo estremo, a causa della forma delle lamelle del diaframma.

Inoltre, mentre un'apertura più piccola aumenterà la profondità di campo apparente, perderai la nitidezza a causa della diffrazione. Cerca in questo sito per quell'argomento per maggiori informazioni!

Perché non è così facile!

Realizzare un obiettivo veloce non è solo una questione di "buco più grande". L'obiettivo deve "piegare" la luce per coprire l'intero fotogramma e più estrema è la flessione (come in grandangolo), maggiori sono le aberrazioni ...