โดยปกติแล้วเลนส์ซูมที่ถูกกว่าจะเร็วกว่าในช่วงกว้างและช้ากว่าในระยะยาว เลนส์ซูมรูรับแสงคงที่ที่แพงกว่าจะมีรูรับแสงเท่ากันโดยไม่คำนึงถึง (เช่น $ 800 Canon EF 17-40mm f / 4.0 L)
คำถามของฉันคือ: กระสอบทรายที่ดีเหล่านี้มีการตั้งค่าที่กว้างกว่าหรือไม่หรือพวกเขามีระบบใยแก้วนำแสงที่แตกต่างกันที่ช่วยให้พวกเขารักษารูรับแสงเดียวกันตลอดช่วงซูม?
คำตอบ:
น่าเสียดายที่คำตอบอื่น ๆ ไม่ได้ทำอะไรมากไปกว่าการบอกใบ้ถึงแรงจูงใจที่อาจเกี่ยวข้องกับการเลือกออกแบบอย่างใดอย่างหนึ่ง ไม่มีใครบอกได้เลยว่าความจริงแล้วการซูมรูรับแสงคงที่และแตกต่างกันอย่างไร
มีเป็นจริงความแตกต่างพื้นฐานอย่างเป็นธรรมในการออกแบบ ไดอะแฟรม (ส่วนที่เป็นรูรับแสง) ในเลนส์เกือบทุกชนิดอยู่ใกล้กับกึ่งกลางของเลนส์ ในการซูมรูรับแสงคงที่เฉพาะองค์ประกอบที่อยู่ด้านหลังไดอะแฟรมหมุนไปมาเพื่อทำการซูม ในการซูมรูรับแสงที่หลากหลายองค์ประกอบทั้งด้านหลังและด้านหน้าของรูรับแสงจะเลื่อนไปรอบ ๆ เพื่อทำการซูม
อย่างน้อยในกรณีปกติขนาดของรูรับแสงจะไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อคุณซูม สิ่งนี้ค่อนข้างง่ายต่อการตรวจสอบ - ถ่ายภาพในอัตราส่วนการซูมที่แตกต่างกันและค่ารูรับแสงสูงสุดพร้อมกับไฮไลท์บางส่วน อย่างน้อยที่สุดด้วยเลนส์ซูมทั่วไปของคุณไฮไลต์ที่ไม่ได้โฟกัสจะยังคงอยู่ที่ความยาวโฟกัสทั้งหมดซึ่งบ่งชี้ว่ารูรับแสงเปิดกว้างเหลืออยู่ หยุดเลนส์ลงสักครู่แล้วคุณจะเริ่มเห็นรูปร่างจากการปิดรูรับแสง (แม้ว่าเลนส์ที่มีใบมีดจำนวนมากโดยเฉพาะส่วนที่โค้งมนจะยังคงเป็นไฮไลท์ที่มองรอบเกือบทุกอันมากกว่าคนอื่น ๆ )
เมื่อ / หากองค์ประกอบที่อยู่ด้านหน้าของรูรับแสงเคลื่อนที่ไปมาระหว่างการซูมคุณจะเปลี่ยนความยาวโฟกัส (ประสิทธิภาพ) ของส่วนนั้นของเลนส์ จากนั้นคุณจะส่งแสงผ่านรูรับแสงเส้นผ่านศูนย์กลางคงที่ซึ่งหมายถึงการเปลี่ยนแปลง f / stop ที่มีประสิทธิภาพ เนื่องจากมันได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนความยาวโฟกัสที่มีประสิทธิภาพขององค์ประกอบด้านหน้าไดอะแฟรมการเปลี่ยนแปลงจึงไม่สัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงของความยาวโฟกัสที่มีประสิทธิภาพโดยรวม - การย้ายองค์ประกอบที่อยู่หลังไดอะแฟรมเปลี่ยนโฟกัสที่มีประสิทธิภาพ ความยาวโดยไม่เปลี่ยนค่ารูรับแสงที่มีประสิทธิภาพ (เช่น 28-135 ของฉันมีช่วงซูมเกือบ 5: 1 แต่ค่ารูรับแสงเปลี่ยนจาก f / 4.0 เป็น f / 4.5 เท่านั้น)
พวกเขามีเลนส์ที่แตกต่างกันและมักจะเป็นเลนส์ที่ใหญ่กว่าสำหรับช่วงโฟกัสเดียวกัน (เปรียบเทียบ 70-200 มม. f / 2.8 กับ 70-300 มม. f / 4.5-5.6 และดูว่าหลังมีขนาดเล็กเมื่อเปรียบเทียบ) ในการรับรูรับแสงคงที่ในระยะยาวคุณจะต้องมีกระบอกปืนที่ใหญ่กว่าเพราะรูรับแสงนั้นมีอัตราส่วนเทียบกับความยาวโฟกัส อย่างไรก็ตามถ้าคุณทำคณิตศาสตร์สำหรับตัวอย่างของคุณ:
18 มม. f / 3.5 หมายถึงการเปิด 5.14 มม. 55 มม. f / 5.6 หมายถึงการเปิด 9.82 มม
17mm f / 4.0 หมายถึงการเปิด 4.25mm 40mm f / 4.0 หมายถึงการเปิดขนาด 10mm
เป็นที่ชัดเจนว่าเส้นผ่าศูนย์กลางทางกายภาพของรูรับแสงสามารถใหญ่ขึ้นได้ในทั้งสองกรณี ดังนั้นในกรณีใดกรณีหนึ่งคุณจะคิดว่าในท้ายที่สุดคุณควรจะเป็น f / 2.0 หรือราว ๆ นั้นและสถานการณ์ sandbagging ของคุณจะนำไปใช้กับทั้งสองอย่าง ในอีกด้านหนึ่งสำหรับเลนส์หลังอาจจะง่ายและทำให้ใกล้ถึงคุณภาพที่สำคัญในผลลัพธ์ ดังนั้น ... การแลกเปลี่ยน
ไม่ว่าในกรณีใด ๆ การซูมนั้นมีโครงสร้างที่ค่อนข้างซับซ้อนซับซ้อนมากกว่าเลนส์นายกรัฐมนตรีเท่าที่เคยมีมาดังนั้นจึงมีข้อควรพิจารณาหลายประการเกี่ยวกับการแก้ไขการมองเห็นด้วยแสงที่ความยาวโฟกัสต่างๆ อาจเป็นเพราะการออกแบบเลนส์และค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องซึ่งการพยายามให้กว้างขึ้นในระยะสั้นจะส่งผลให้ความนุ่มนวลที่ยอมรับไม่ได้อย่างมากในภาพหรือรูปแบบอื่น ๆ
ในที่สุดสำหรับบางคนมีสิ่งก่อสร้างทางแสงที่แตกต่างกันระหว่างสองสิ่งนี้ Heck มีโครงสร้างทางแสงที่แตกต่างกันระหว่างเลนส์ที่มีการกำหนดค่าเดียวกัน แต่ผู้ผลิตต่างกัน ทุกอย่างลดลงเมื่อเทียบกับราคาและผลประโยชน์และในที่สุดราคาของตลาดจะเป็นอย่างไรสำหรับเลนส์ที่มีการก่อสร้าง
เพียงแค่ใส่อัตราส่วน f / 4.0 หมายถึงขนาดที่มีประสิทธิภาพของรูรับแสงคือความยาวโฟกัสหารด้วย 4 - สำหรับ 600 มม. f / 4.0 ซึ่งไม่ได้หมายความว่ามีรู 150 มม. ที่รูรับแสงมีเพียงเลนส์เท่านั้น ทำงานเหมือนว่ามี (ถ้าคุณดูที่การออกแบบของ Canon 600 f / 4.0 จะเห็นได้ชัดว่าไม่มีที่ว่างสำหรับการเปิด 150 มม. กลางเลนส์)
นี่คือหลักการที่อยู่เบื้องหลังเลนส์รูรับแสงคงที่ขนาดของรูรับแสงเสมือนจะเปลี่ยนไปตลอดช่วงซูมแม้ว่าใบหน้าของรูรับแสงกายภาพจะยังคงมีขนาดเท่าเดิม
การซูมทั้งหมดเปลี่ยนขนาดของช่องรับแสงเสมือนหรือช่องรับแสงที่มีประสิทธิภาพขณะซูม "รูรับแสงคงที่" (อัตราส่วน f คงที่จริงๆ) เพียงแค่เปลี่ยนรูรับแสงเพียงพอที่จะทำให้รูรับแสงต่ออัตราส่วนความยาวโฟกัสเท่ากัน การออกแบบของเลนส์ "ค่ารูรับแสงคงที่" นั้นไม่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงเพียงแค่ระดับที่รูรับแสงเปลี่ยนไปเท่านั้น
เพื่อขโมยตัวเลขจากคำตอบของจอห์น (เพื่อบันทึกการทำงานอีกครั้ง) ขนาดของรูรับแสงเสมือนสำหรับเลนส์ทั้งสองที่กล่าวถึงคือ:
Canon EF-S 18-55mm f / 3.5-5.6 5.14mm @ 18mm - 9.82mm @ 55mm
Canon EF 17-40mm f / 4.0 4.25mm @ 17mm - 10mm @ 40mm
หากเลนส์ใน 18-55 สร้างรูรับแสงเสมือน 15 มม. ที่ยาวที่สุดมันจะเป็นเลนส์รูรับแสงคงที่ (@ f / 3.5) สิ่งนี้จะมีราคาแพงมากอย่างไรก็ตามเนื่องจากช่วงซูมที่ค่อนข้างใหญ่ซึ่งเป็นสาเหตุ เลนส์ราคาถูกมันยังคง f / 5.6
ไม่มีถุงทรายเกิดขึ้นในเลนส์รูรับแสงกว้างสุดเลนส์พยายามอย่างหนักเท่าที่จะทำได้เพียงแค่ได้รับการออกแบบให้ทำงานเร็วขึ้นในระยะยาว!
คำถามของฉันคือ: กระสอบทรายที่ดีเหล่านี้มีการตั้งค่าที่กว้างกว่าหรือไม่หรือพวกเขามีระบบใยแก้วนำแสงที่แตกต่างกันที่ช่วยให้พวกเขารักษารูรับแสงเดียวกันตลอดช่วงซูม?
โปรดจำไว้ว่าเมื่อใช้หมายเลข f เพื่อแสดงค่ารูรับแสงมันจะแสดงเป็นส่วนของความยาวโฟกัสดังนั้นเมื่อคุณซูมรูรับแสงขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางเดียวกันจะแสดงเป็นจำนวนที่แตกต่างกัน f / 2.8 ที่ 20 มม. เป็นครึ่งหนึ่งของเส้นผ่านศูนย์กลางรูรับแสงที่ f / 2.8 ที่ 40 มม. ดังนั้นการซูมรูรับแสงคงที่ของคุณจึงไม่ใช่ "รักษารูรับแสงเดียวกันตลอดช่วงซูม" เช่นนี้ ในความเป็นจริงการซูม 18-55 ซึ่งนับว่ารูรับแสงที่มีประสิทธิภาพเดียวกันเส้นผ่าศูนย์กลางตลอดช่วงการซูมจะเป็นสิ่งที่ชอบ f / 3.5-10.7
ดังนั้นเลนส์ซูมทั้งสองแบบจึงไม่ได้รักษาขนาดรูรับแสงที่เหมือนกัน โปรดทราบว่าเส้นผ่านศูนย์กลางที่มีประสิทธิภาพไม่จำเป็นต้องเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางจริงของวงแหวนรูรับแสงเช่นกันเนื่องจากส่วนหนึ่งของเอฟเฟกต์การซูมคือวงแหวนรูรับแสงนั้นจะถูกขยาย แต่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางที่มีประสิทธิภาพเป็นสิ่งที่มีความเกี่ยวข้อง
นักออกแบบเลนส์ต่อสู้เพื่อแก้ไขปัญหาต่าง ๆ รวมถึงความคลาดเคลื่อนสีการบิดเบือนความคมชัดและขอบมืด ด้วยเลนส์ซูมนี่เป็นเรื่องยากมากเพราะพวกเขาต้องแก้ปัญหาเหล่านี้ไม่เพียงแค่ความยาวโฟกัสเดียว แต่ตลอดช่วงซูมทั้งหมด อย่างไรก็ตามการออกแบบเลนส์ทั้งหมดนั้นสามารถประนีประนอมได้ง่าย ๆ เพราะมีแรงต่อต้านมากมาย สำหรับเลนส์ซูมนักออกแบบเลนส์จะกำหนดรูรับแสงที่พวกเขาสามารถทำได้ในแต่ละทางยาวโฟกัสในช่วงซูมโดยไม่มีการชะลอตัวมากเกินไปหรือปัญหาอื่น ๆ เช่นขอบภาพมืด
เป็นที่พึงปรารถนาสำหรับเลนส์ซูมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางรูรับแสงกว้างกว่าที่ระยะไกลของเทเลโฟโต้มากกว่าที่ปลายกว้างเพราะเมื่อขยายภาพแล้วคุณต้องใช้แสงมากขึ้นในปริมาณที่เท่ากันบนเซ็นเซอร์ / ฟิล์ม นั่นคือคุณจำเป็นต้องกว้างขึ้นเพื่อให้ถึงหมายเลข f ที่เท่ากัน
การย่อ / ขยายที่ถูกกว่ามักจะทำให้ความเร็วในการติดต่อทางไกลสิ้นสุดลงมากกว่าการที่มีราคาแพงกว่า
รูรับแสงคงที่ซูมเช่น Canon EF 17-40mm f / 4.0 L ที่คุณกล่าวถึงทำให้การประนีประนอมแตกต่างกัน พวกเขาใช้ความพยายามมากขึ้นในการรับรูรับแสงกว้างที่ปลายเทเลโฟโต้ แต่ถึงอย่างไรก็ตามพวกเขาใช้กระจกมากกว่าและสร้างเลนส์ที่หนักกว่า เนื่องจากทุกสิ่งทุกอย่างมีการประนีประนอมเช่นกันพวกเขาไม่ต้องการความพยายามในการรับรูรับแสงกว้างที่ปลายเทเลโฟโต้เพื่อเพิ่มความนุ่มนวลหรือขอบภาพมืดที่ปลายกว้างเพื่อ จำกัด รูรับแสงกว้างสุดของปลายไวด์ ดังนั้นคุณจะได้รับความสมดุลที่แตกต่างกันของขนาดรูรับแสงเมื่อเทียบกับ "ตัวแปร" ที่ถูกกว่าและเบากว่า (ในความเป็นจริงแล้วความแปรปรวนน้อยกว่าในแง่ของขนาดรูรับแสงจริง) ซูมรูรับแสง การออกแบบเลนส์
มันเป็นเรื่องของการมีการผสมผสานที่ถูกต้องขององค์ประกอบที่เว้าและนูนเพื่อลดการสูญเสียแสงตลอดช่วงการซูม ในขณะที่ f / 4.0 อาจดูเหมือนว่าคุณถูกโกงด้วยการเปิดรูรับแสงที่เร็วกว่า แต่ก็เป็นผลมาจากการได้ภาพที่คมชัดโดยไม่มีความผิดเพี้ยนของสีในขณะที่ให้เวลาและแสงสม่ำเสมอตลอดช่วงซูมและช่วงโฟกัสของคุณ
แคนนอนมีวรรณกรรมที่ดีมากที่อธิบายเกี่ยวกับเรื่องนี้พร้อมกับวิธีการใช้การกระจายแสงในเลนส์รุ่นใหม่บางส่วนเพื่อตอบโต้ข้อเสียก่อนหน้าทั้งหมดกับเลนส์ทั่วไป ฉันจะโพสต์ทันทีที่ฉันพบมันอีกครั้ง
ขำขันคำตอบที่ยอมรับ (ปัจจุบัน) ทำให้มันผิดทั้งหมด ไม่ว่าจะเป็นหรือคำศัพท์ของ "ก่อนรูรับแสง" และ "หลังรูรับแสง" จะเห็นได้จากด้านข้างของเซ็นเซอร์ (ซึ่งจะไม่ทำให้รู้สึกมาก) มากกว่าเลนส์ด้านหน้า
รูม่านตาซึ่งเป็นภาพของการเปิดรูรับแสงที่มองผ่านเลนส์ด้านหน้ามีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางตามความยาวโฟกัสเมื่อซูมด้วยรูรับแสงตัวเลขคงที่ใบมีด) เห็นได้ชัดว่าการเปลี่ยนแปลงขนาดที่ชัดเจนนี้ต้องการการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบเลนส์ระหว่างรูรับแสงและเลนส์ด้านหน้า การเปลี่ยนแปลงนี้จะเพียงพอสำหรับส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงที่ต้องการในทางยาวโฟกัสที่เป็นตัวเลขคงที่รูรับแสงในการออกแบบที่เรียบง่าย อย่างไรก็ตามเลนส์ซูมที่ทันสมัยมีองค์ประกอบมากกว่าองค์ประกอบที่รับผิดชอบในการกำหนดความยาวโฟกัส: องค์ประกอบการแก้ไขจำนวนมากก็มีส่วนเกี่ยวข้องเช่นกัน ไม่ว่ากลุ่มด้านหลังใด ๆ จะเคลื่อนไหวนอกเหนือจากกลุ่มด้านหน้าดังนั้นจึงเป็นเรื่องของสูตรออพติคอลที่แน่นอน