Определяет ли размер сенсора размер объектива при прочих равных условиях?

При прочих равных, да.

Есть две основные причины, почему это так.

• Чтобы поддерживать одинаковую интенсивность поля света на большей площади, линза, используемая с датчиком большего размера, должна быть способна собирать больше общего света, чем линза, используемая с датчиком меньшего размера. Это означает больший входной зрачок , который обычно требует большего переднего элемента.

• Чем больше датчик, тем больше должно быть фокусное расстояние объектива, чтобы обеспечить одинаковое поле зрения (FoV) , и тем больше круг изображения, который он должен проецировать. На компактной камере с небольшим сенсором 1/1,6 дюйма объектив 50 мм дает такое же поле зрения, как телеобъектив 215 мм на 35-мм пленочной камере. На камере APS-C объектив 50 мм дает поле зрения, которое находится в начало диапазона телефото для 35мм камеры 75-80мм.На 35мм камере нормальным считается объектив 50мм, потому что фокусное расстояние очень близко к расстоянию регистрации камеры и потому что это фокусное расстояние примерно равно диагонали плоскости, которая записывает изображение. Камера среднего формата дает поле зрения с объективом 50 мм, которое примерно равно 32-мм объективу в паре с 35-мм камерой. На широкоформатной камере 4X5 объектив 50 мм дает поле зрения примерно равное объективу 13 мм на 35-мм камере.
  а) Особенно с более длинными фокусными расстояниями трудно преодолеть физику. Хотя строгое техническое определение телеобъектива — это объектив, спроектированный таким образом, чтобы расстояние от плоскости изображения до передней части объектива было меньше, чем фокусное расстояние объектива, для уменьшения размера можно сделать лишь несколько вещей. объектива с большим фокусным расстоянием. Это особенно верно, если учитывать стоимость производства такого объектива.
  б) Точно так же, как 50-мм объектив, используемый на камере 4x5, должен проецировать световой круг, значительно больший, чем световой круг, создаваемый 50-мм объективом, предназначенным для 35-мм камеры, объективы, разработанные для меньших датчиков, могут проецировать меньшие световые круги. Это позволяет уменьшить диаметр линз. Это также позволяет изготавливать их с меньшим количеством некоторых из самых дорогих материалов, используемых в линзах: корректирующего элемента в задней части передней группы.

Таким образом, 50-мм объектив, предназначенный для небольшого компакта, может быть и короче, и меньше в диаметре, чем 215-мм объектив, дающий такое же поле зрения на 35-мм камере. Даже с точки зрения датчиков размера Micro Four-Thirds только 100-миллиметровый объектив, создающий световой круг диаметром чуть больше 22 мм, необходим для обеспечения того же поля зрения, что и 200-миллиметровый объектив, создающий световой круг диаметром не менее 44 мм на полнокадровой камере. Для камеры APS-C потребуется объектив 125-133 мм с кругом света 27-29 мм, в зависимости от того, Canon это APS-C или Nikon/Pentax/Samsung/Sony.

Размер линзы определяется сложностью конструкции и количеством света, которое должно пройти через нее. Для заданного фокусного расстояния с обрезанным датчиком объем информации, который должен быть введен в объектив для создания круга изображения, может быть намного меньше, потому что весь круг изображения полного кадра не должен быть заполнен. Если вы используете только 60% пространства сенсора, вам нужно только 60% круга изображения и только около 46% стекла объектива.

Вот почему для «наведи и снимай» можно использовать объектив, эквивалентный объективу с фокусным расстоянием от 19 до 450 мм, с довольно быстрой апертурой и занимающий всего один или два дюйма, в то время как полнокадровая версия DSLR занимает больше фута и больше. вокруг, чем корпус камеры типа «наведи и снимай». Он должен иметь возможность разрешать только очень тонкий срез середины круга изображения, который должен был бы разрешать полнокадровый объектив. Это означает более простые, легкие, меньшие по размеру и более дешевые линзы, но это также означает значительное снижение качества, поскольку дифракция играет большую роль, и все проблемы с традиционным размером сенсора вступают в свои права.

Существуют такие технологии, как дифракционная оптика, которые могут несколько уменьшить размеры, но это увеличивает сложность и стоимость в обмен на размер. Нельзя сказать, что они никогда не будут делать объективы меньшего размера, но есть веская причина, по которой объективы больше и почему больший размер сенсора и немного большие линзы оправдывают размер и стоимость, если вы ищете лучшее качество, которое вы можете получить.

Определяет ли размер сенсора размер объектива при прочих равных условиях?

Проблема с вашим вопросом заключается в том, что при сравнении полнокадровых зеркальных камер с микро-четыремя все остальное не равно .

В данном случае разница заключается не только в размере сенсора, но и в отсутствии откидного зеркала, что действительно оказывает существенное влияние на дизайн объектива и на то, насколько большими могут быть объективы.

В частности, отсутствие откидного зеркала означает, что объектив можно установить намного ближе к датчику, а это само по себе означает, что некоторые объективы, особенно зум-объективы или широкоугольные объективы, можно сделать намного меньше и проще.

Итак, есть несколько разных аспектов вашего вопроса.

• Как и следовало ожидать, при прочих равных условиях меньший сенсор означал бы, что объектив с теми же характеристиками (фокусное расстояние и диафрагма) был бы меньше в масштабе с сенсором.

  Это должно быть очевидно, когда вы думаете о компактных камерах и камерах мобильных телефонов: они по-прежнему управляют тем же углом обзора и числами f, что и f/2.2 или около того, но их объективы намного меньше.

  Все прекрасно масштабируется. Скажем, у вас есть объектив 50 мм с диафрагмой af/2.0 на полнокадровой цифровой зеркальной фотокамере. Если вы уменьшите размеры датчика вдвое, вы получите точно такое же число f и угол обзора с объективом с фокусным расстоянием 25 мм и вдвое меньшим диаметром объектива. Число f уже относится к фокусному расстоянию, поэтому f/2.0 на 50 мм уже в два раза больше диаметра af/2.0 на 25 мм. Таким образом, все одинаково становится меньше, как и следовало ожидать.

  Из-за физики вес линзы экспоненциально зависит от диаметра. Во-первых, площадь линзы будет масштабироваться пропорционально квадрату ее диаметра, но, кроме того, толщина линзы также может уменьшаться, так что она фактически приближается к кубическому соотношению. Таким образом, уменьшение размера сенсора приведет к еще большему снижению веса камеры.

• Но в случае сравнения DSLR и беззеркальных камер вы получаете дополнительное преимущество, заключающееся в том, что между объективом и матрицей не требуется сборка откидного зеркала, а это означает, что линзы можно установить ближе к матрице. Это позволяет сделать широкоугольные и зум-объективы меньше и проще для эквивалентных характеристик.

  Чтобы сделать объектив более техническим, широкоугольные объективы или зум-объективы с широкоугольным концом должны иметь конструкцию с ретрофокусировкой, если расстояние от объектива до сенсора слишком велико, что добавляет дополнительные элементы объектива, добавляющие объем и масса. Беззеркальные камеры могут избежать этого, потому что они позволяют объективу приближаться к сенсору.

Я подумал, что было бы интересно перечислить некоторые из способов, в которых вещи не могут быть равными (например, что, в общем, сделало бы объектив больше, даже если бы это было для камеры с таким же размером сенсора).

Рассмотрим довольно простой объектив — для старой камеры обзора. Сам объектив может быть физически маленьким, даже если его фокусное расстояние находится где-то между 150 мм и 210 мм. У него нет автоматической диафрагмы, причудливого крепления, механизма фокусировки и т.д.

Теперь добавьте простой спиралевидный механизм фокусировки, механизм автоматической диафрагмы (останавливается до диафрагмы при съемке перед съемкой), байонет большого диаметра (с механическими средствами передачи настроек диафрагмы), непростой механизм фокусировки (необходимость перемещения разных элементов объектива с разной скоростью). во время фокусировки), электронные контакты для связи между камерой и объективом (иногда в дополнение к существующим механическим соединениям), двигатели автофокусировки и электроника. Другие факторы могут включать в себя такие вещи, как желание производителя объектива обеспечить общий размер фильтра для нескольких объективов (что повлияет на размер корпуса).

Все вышеперечисленное объясняет, почему объектив Leica 50 мм 1,4 может быть немного меньше и легче, чем объектив Nikon 50 мм 1,4, даже если оба предназначены для сенсора одинакового размера.