Tại sao ống kính một tiêu cự góc rộng có khẩu độ tương đối nhỏ?

Tôi đã nhận thấy rằng nhiều ống kính một tiêu cự góc rộng (ít nhất là đối với Canon) có khẩu độ nhỏ hơn một chút so với các ống kính thông thường hoặc tele của chúng. Ví dụ, số nguyên tố Canon 24mm thông thường là f / 2.8 trong khi số nguyên tố 50mm là f / 1.8.

Về mặt lý thuyết, có thể chế tạo ống kính góc rộng khẩu độ lớn, vì độ mở của chúng sẽ nhỏ hơn nhiều so với các số nguyên tố có tiêu cự dài hơn. Vậy, tại sao không có ống kính góc rộng với khẩu độ lớn hơn? Liệu khẩu độ lớn hơn có đặt giới hạn ở khẩu độ nhỏ nhất mà ống kính có thể có hay không, vì điều này có thể có tác động đến độ sâu trường ảnh để chụp ảnh phong cảnh.

Nói rộng ống kính khẩu độ rộng dễ thiết kế hơn tiêu cự dài hơn. Lý do bạn không thấy bất kỳ ống kính 400mm f / 1.4 nào là do khó khăn trong sản xuất, ví dụ như giữ độ phân tán thấp trong khi sản xuất các yếu tố có kích thước cần thiết cho khẩu độ như vậy. Đáng lưu ý rằng ký hiệu f / 1.4 có nghĩa là kích thước của điểm dừng khẩu độ là tiêu cự chia cho 1,4, với 400 f / 1.4 là một con số khổng lồ 285mm. Về mặt kỹ thuật, đó là hình ảnh của điểm dừng khẩu độ phải có kích thước đó, điều đó có nghĩa là phần tử phía trước phải lớn nhất.

Nếu bạn nhìn vào các supertele rộng nhất của Canon, bạn sẽ thấy một mẫu 150mm dường như là giới hạn của những gì kinh tế:

• 400 / 2.8 = 142mm

• 600 / 4.0 = 150mm

• 800 / 5.6 = 142mm

Các ống kính có tiêu cự nhỏ hơn khoảng cách đăng ký (khoảng 46mm đối với hầu hết các máy DSLR) phải kết hợp với thiết kế được gọi là thiết kế phụ, về cơ bản là nhóm tele ngược (hoặc "bộ chuyển đổi rộng") ở mặt sau của ống kính. Ống kính càng rộng thì càng phải thực hiện nhiều hiệu chỉnh do thiết kế trang bị thêm, và những hiệu chỉnh này khó khăn hơn đối với ống kính khẩu độ rộng.

Bạn có thể thấy điều này nếu bạn nhìn vào thiết kế của Canon 24mm f / 2.8 và 50mm f / 1.8:

Canon 24mm f / 2.8

50mm f / 1.8

Lý do 50mm cung cấp tỷ lệ giá / hiệu suất tốt như vậy khi nói đến khẩu độ là vì máy ảnh 35mm mà 50mm nằm ở vị trí ngọt trong đó độ dài tiêu cự đủ dài để cho phép thiết kế không đơn giản hơn, nhưng không quá dài mà các mảnh lớn kính phải được sử dụng để cho một số f / tốt.

Ống kính góc rộng hiện đại có hiệu lực tele ngược. Vì vậy, có rất nhiều kính ngay cả khi tiêu cự nhỏ hơn. Ngoài ra, lượng kính cần thiết để điều chỉnh độ chói lớn hơn trong ống kính có tiêu cự bình thường.

Canon có cả ống kính 28mm f / 2.8 và 28mm f / 1.8. Theo bảng này (PDF), f / 2.8 là cấu trúc ống kính 5 nhóm 5, trong khi f / 1.8 là cấu trúc ống kính 9 nhóm 10. Vì vậy, bạn đã tăng gần gấp đôi số lượng các yếu tố thủy tinh trong khi mở ra nhiều hơn 1 điểm dừng và 28mm không phải là cực rộng.

Khẩu độ rộng không có ảnh hưởng đến khẩu độ nhỏ nhất. Có thể có một vấn đề cơ học là bạn sẽ không nhận được f / 32 rất chính xác trên một khung rộng, do hình dạng của các khẩu độ khẩu độ.

Ngoài ra, trong khi khẩu độ nhỏ hơn sẽ tăng độ sâu trường ảnh rõ ràng, bạn sẽ mất độ sắc nét do nhiễu xạ. Tìm kiếm xung quanh trang web này cho chủ đề đó để biết thêm thông tin!

Bởi vì nó không dễ dàng!

Làm cho một ống kính nhanh không chỉ là vấn đề làm cho "một lỗ lớn hơn". Ống kính cần "bẻ cong" ánh sáng để bao phủ toàn bộ khung hình, và độ uốn càng cao (như ở góc rộng) thì quang sai càng lớn ...