Qual è il fattore limitante nella costruzione dell'obiettivo quando si tratta di valori f-stop?

Questo obiettivo macro Nikon da 105 mm ampiamente apprezzato ha un valore f-stop massimo di 2,8. L'ho tenuto tra le mani, è un grande obiettivo. Nel frattempo, questo obiettivo Nikon da 50 mm può arrivare fino a f / 1.2, nonostante sia più economico del 25% e MOLTO più piccolo. Quindi, almeno con questi due obiettivi, non esiste una correlazione molto diretta tra prezzo e capacità f-stop.

Cos'è che determina l'intervallo f-stop di un determinato obiettivo? Perché quel 105mm non può andare sotto-2?

L'area della pupilla (apertura del diaframma) è proporzionale al quadrato della lunghezza focale (con lo stesso f-stop). Quindi 105 mm essendo circa il doppio della lunghezza focale del 50 mm, avrebbe bisogno di 4x la pupilla (area) per essere f / 1.2.

In altre parole f / 1.2 o qualsiasi f-stop, non corrisponde a un diametro fisso, ma aumenta per lunghezze focali maggiori.

Ciò presuppone anche che entrambi gli obiettivi raccolgano e trasmettano la stessa quantità di luce all'apertura. Dato che il 50mm ha un campo visivo più ampio, tenderà a raccogliere più luce, quindi ha un ulteriore vantaggio lì.

L'area di apertura massima è chiaramente limitata dal formato della fotocamera: non può essere più grande dell'attacco dell'obiettivo. Un obiettivo può compensare raccogliendo più luce, motivo per cui i grandi obiettivi da 300 mm f / 2.8 e 600 mm f / 4 hanno enormi elementi frontali.

C'è un po 'di più rispetto a un obiettivo più lungo che necessita di un diametro maggiore per mantenere la stessa apertura relativa.

Per un paio di esempi, l'aberrazione sferica e il coma sono entrambi proporzionali al quadrato dell'apertura dell'obiettivo. Se prendessimo il design dell'obiettivo 100 / 2.8 e raddoppiassimo il diametro di ciascun elemento, potremmo aspettarci di ottenere un obiettivo 100 f / 1.4 - ma con quattro volte più aberrazione e coma sferici rispetto alla versione f / 2.8. Ciò ridurrebbe la qualità da "un po 'spalancata" a "Uh, bel bokeh immagino, ma non sarebbe meglio se qualcosa fosse nitido?"

Ok, sto esagerando un po ', ma hai capito. Oltre a richiedere solo più materiale (ad esempio, raddoppiare il diametro di un elemento richiede circa 8 volte più vetro), il design richiede una correzione molto migliore per alcune delle comuni aberrazioni per mantenere la stessa qualità (o simile) a un'apertura maggiore.

Per rispondere alla domanda sul titolo, ci sono due fattori limitanti. Un limite morbido è l'economia del design. Quell'obiettivo da 105 mm potrebbe essere progettato più grande (rapporto più piccolo). Ma esiste una domanda sufficiente per coprire i costi di realizzazione di una tale lente? Apparentemente il produttore pensa di no. Un limite rigido è la dimensione massima dell'attacco di sistema. I tipici sistemi SLR / DSLR possono scendere a circa f / 1.2. I supporti per videocamera cinematografica possono andare oltre anche f / 1.0.