Comment fonctionnent les zooms à ouverture constante?

Y être en fait, une différence assez fondamentale dans la conception. Le diaphragme (la partie qui forme l'ouverture) dans presque n'importe quel objectif est quelque part autour du milieu de l'objectif. Dans un zoom à ouverture fixe, seuls les éléments derrière le diaphragme se déplace pour faire le zoom. Dans un zoom à ouverture variable, les éléments à la fois derrière et à l'avance de l'ouverture se déplacer pour faire le zoom.

Au moins dans le cas habituel, le diamètre de l'ouverture ne pas changez au fur et à mesure que vous zoomez. Ceci est assez facile à vérifier-prendre des photos à différents rapports de zoom et ouverture maximale avec certains faits saillants hors de mise au point. Au moins avec votre objectif zoom typique, les reflets hors de mise au point resteront ronds à toutes les distances focales, indiquant que l'ouverture reste grande ouverte (là où elle est ronde). Arrêtez l'objectif quelques arrêts, et vous commencerez à voir la forme des lames d'ouverture se fermer (bien que les lentilles avec beaucoup de lames, en particulier arrondies, conserveront des reflets presque ronds un peu plus que d'autres).

Lorsque / Si les éléments devant l'ouverture se déplacent pendant le Zoom, vous modifiez la distance focale (effective) de cette partie de l'objectif. Vous transmettez ensuite la lumière à travers une ouverture de diamètre fixe, ce qui signifie que le f/stop (efficace) change. Comme il n'est affecté que par le changement de Distance focale effective des éléments devant le diaphragme, le changement ne correspond pas (généralement) exactement au changement de Distance focale effective globale -- déplacer les éléments derrière le diaphragme modifie la distance focale effective sans changer l'ouverture effective (par exemple, my 28-135 a presque une plage de zoom 5:1, mais l'ouverture ne change que de f/4.0 à f/4.5).

Ils ont des optiques différentes et sont généralement des objectifs sensiblement plus grands pour la même plage focale (comparez un 70-200mm f/2.8 à un 70-300mm f/4.5-5.6 et voyez que ce dernier est petit en comparaison). Pour obtenir l'ouverture constante à l'extrémité longue, vous devez avoir un canon plus grand car l'ouverture est un rapport par rapport à la distance focale. Cependant, si vous faites le calcul pour vos exemples:

18mm f/3.5 signifie une ouverture de 5.14 mm 55mm f/5.6 signifie une ouverture de 9.82 mm

17mm f/4.0 signifie une ouverture de 4.25 mm 40mm f/4.0 signifie une ouverture de 10mm

Il est clair que le diamètre physique de l'ouverture peut être plus grand dans les deux cas. Donc, dans les deux cas, vous théoriser qu'à l'extrémité la plus large, vous devriez pouvoir être f/2.0 ou à peu près et votre scénario de sacs de sable s'appliquerait alors aux deux. D'autre part, pour ce dernier, l'optique peut être simplifiée et s'approcher ainsi de la qualité première en Résultat. Si... Compromis.

Dans tous les cas, les zooms ont une construction assez complexe, beaucoup plus qu'un objectif premier ne le ferait jamais, et il y a donc beaucoup de considérations autour de la correction optique à différentes focales, de l'effet de l'ouverture sur cette correction, etc. Il se peut, Compte tenu de la conception de l'objectif et des coûts associés, que tenter de s'élargir à l'extrémité courte entraînerait une douceur extrêmement inacceptable dans l'image ou d'autres formes d'abbérisation.

Enfin, pour certain, il existe différentes constructions optiques entre les deux. Heck, il y a différentes constructions optiques entre les lentilles de la même configuration mais différents fabricants. Tout se résume au coût par rapport aux avantages et, en fin de compte, au prix que le marché supportera pour une lentille d'une construction donnée.

En termes simples, le rapport f / 4.0 signifie que la taille effective de l'ouverture est la distance focale divisée par 4 - pour un 600mm f/4.0 cela ne signifie pas qu'il y a littéralement un trou de 150mm où se trouvent les lames d'ouverture, seulement que l'objectif se comporte comme s'il y en avait. (si vous regardez le design du Canon 600 f / 4.0, il est clair qu'il n'y a pas de place pour une ouverture de 150 mm au milieu de l'objectif).

C'est le principe derrière les lentilles à ouverture constante, la taille du ouverture virtuelle changements dans toute la plage de zoom, malgré le visage l'ouverture physique reste clairement la même taille.

Tous les zooms modifient la taille de l'ouverture virtuelle ou effective lors du zoom, "ouverture constante" (rapport f vraiment constant) il suffit de changer l'ouverture suffisamment pour garder le rapport ouverture / focale identique. La conception des objectifs à" ouverture constante " n'est pas radicalement différente, juste le degré auquel l'ouverture apparente change.

Pour voler les chiffres de la réponse de John (pour les enregistrer à nouveau), la taille des ouvertures virtuelles pour les deux lentilles mentionnées sont:

Canon EF-S 18-55mm f / 3.5-5.6 5.14 mm @ 18mm-9.82 mm @ 55mm

Canon EF 17-40mm f / 4.0 4.25 mm à 17 mm - 10mm @ 40mm

Si l'optique dans le 18-55 a fait l'ouverture virtuelle 15mm à l'extrémité longue, ce serait un objectif à ouverture constante (@f / 3.5) cela serait très cher cependant en raison de la plage de zoom [relativement] grande, c'est pourquoi en tant qu'objectif bon marché, il reste f / 5.6

Il n'y a pas de sacs de sable dans l'objectif à ouverture constante, à l'extrémité large, l'objectif essaie aussi fort que possible, c'est juste qu'il a été conçu pour se comporter plus rapidement à l'extrémité longue!

Ma question Est la suivante: ces bons objectifs sont-ils sandbagging aux réglages plus larges, ou ont-ils un système optique différent qui leur permet de maintenir la même ouverture sur toute la plage de zoom?

Rappelez-vous que lorsque vous utilisez un nombre f pour représenter l'ouverture, il est exprimé comme une fraction de la distance focale, de sorte que vous zoomez, la même ouverture diamètre effectif est représenté comme un nombre différent. f/2.8 à 20mm est la moitié du diamètre effectif de l'ouverture de f / 2.8 à 40mm. ainsi, votre ZOOM à ouverture constante ne "maintient pas la même ouverture sur toute la plage de zoom" en tant que tel. En fait, un zoom 18-55 qui maintient la même ouverture efficace diamètre tout au long de la plage de zoom serait quelque chose comme f/3.5-10.7.

Donc, aucun type de zoom ne maintient vraiment le même diamètre effectif d'ouverture. Notez que le diamètre effectif n'est pas nécessairement le diamètre réel de la bague d'ouverture, car une partie de l'effet de zoom est que la bague d'ouverture elle-même est agrandie. Mais le diamètre effectif est ce qui est pertinent.

Les concepteurs d'objectifs se battent pour résoudre un certain nombre de problèmes, notamment l'aberration chromatique, la distorsion, la netteté et le vignettage. Avec un objectif zoom, c'est d'autant plus difficile qu'ils doivent résoudre ces problèmes non seulement à une seule Distance focale, mais sur toute la plage de zoom. Cependant, toute conception d'objectif fait des compromis simplement parce qu'il y a tellement de forces opposées. Pour un objectif zoom, les concepteurs d'objectifs décident de l'ouverture avec laquelle ils peuvent s'en tirer à chaque Distance focale de la plage de zoom, sans trop de ramollissement ou d'autres problèmes tels que le vignettage.

Il est souhaitable qu'un zoom ait un diamètre effectif d'ouverture beaucoup plus large à l'extrémité du téléobjectif qu'à l'extrémité large, car à mesure que l'image est agrandie, vous avez besoin de plus de lumière pour que la même quantité tombe sur le capteur/film. Autrement dit, vous en avez besoin pour être beaucoup plus large juste pour atteindre le même nombre F.

Les zooms moins chers font souvent plus de compromis sur la vitesse à la fin de la télé que les zooms plus chers.

Les zooms à ouverture constante comme Le Canon EF 17-40mm f/4.0 L que vous avez mentionné font un compromis différent; ils mettent beaucoup plus d'efforts pour obtenir une ouverture efficace plus large à l'extrémité du téléobjectif. En conséquence, cependant, ils utilisent plus de verre et créent une lentille plus lourde. Puisque tout est un compromis aussi, ils ne veulent pas leur effort pour obtenir une ouverture plus large à l'extrémité du téléobjectif pour augmenter la douceur ou le vignettage à l'extrémité large, de sorte que limite l'ouverture maximale de l'extrémité large. Ainsi, vous obtenez un équilibre différent des tailles d'ouverture par rapport à la "variable" moins chère et plus légère (en réalité, moins de variation en termes de diamètre d'ouverture réel) zoom d'ouverture et tout ce dont cela dépend vraiment, c'est de quel type de compromis ont été faits dans la conception de l'objectif.

Je suis d'accord avec l'évaluation de user86418 selon laquelle la réponse de Jerry Coffin a ce recul, bien qu'il semble à son tour avoir confondu ouverture numérique avec ƒ/nombre.

Citer outdoorphotographer.com

Dans un zoom à ouverture variable ... éléments devant et derrière le diaphragme déménagement (et le diaphragme se déplace), de sorte que la pupille d'entrée ne varie pas proportionnellement au grossissement, et le ƒ-nombre les modifications que vous effectuez un zoom de l'objectif. (Remarque: certains zooms peuvent également changer le diamètre d'ouverture physique pendant le zoom, ainsi.)

Il existe un certain nombre de “formules” de zoom, mais fondamentalement un telezoom modifie le grossissement (Distance focale) en déplaçant des éléments devant le diaphragme d'ouverture.

Le site de Pierre Toscani fournit des diagrammes optiques détaillés d'un zoom à ouverture constante:

Il s'agit d'avoir la bonne combinaison d'éléments concavés et convexés en place pour réduire la perte de lumière dans toute la plage de zoom. Alors que le f / 4.0 peut sembler que vous avez triché sur l'ouverture plus rapide, c'est plus le résultat d'obtenir une image aussi nette sans aberration chromatique tout en gardant un timing et un éclairage cohérents tout au long de votre zoom et de votre plage focale.

Canon a une très bonne littérature expliquant tout cela, ainsi que la Diffraction optique est utilisé dans certains de leurs nouveaux objectifs pour contrer tous les inconvénients antérieurs à l'optique régulière. Je le posterai dès que je le retrouverai.

Curieusement, la réponse (actuellement) acceptée se trompe complètement. Soit cela, soit sa terminologie de "avant l'ouverture" et "derrière l'ouverture" est vue du côté du capteur (ce qui n'aurait pas beaucoup de sens) plutôt que de l'objectif avant.

La pupille d'entrée, l'image de l'ouverture d'ouverture vue à travers la lentille frontale, a un diamètre proportionnel à la distance focale lors d'un zoom à ouverture constante nombre (c'est ce avec quoi les photographes travaillent et qui correspond généralement à la taille d'ouverture des lames d'ouverture physiques). Évidemment, ce changement de la taille apparente nécessite un changement des éléments de lentille entre l'ouverture et la lentille frontale. Ce changement sera suffisant pour affecter le changement souhaité de Distance focale à ouverture constante nombre dans les conceptions simples; cependant, un zoom moderne contient beaucoup plus d'éléments que ceux qui sont responsables de la détermination de la distance focale: de nombreux éléments correctifs sont également impliqués. Que l'un des groupes arrière se déplace en plus des groupes avant dépend donc de la recette optique exacte.