Почему линзы имеют разный диаметр?

Диаметр линзы не меньше диаметра самого большого элемента (почти всегда переднего элемента, хотя и не обязательно). Оправа объектива, крепления бленды и т. д. немного увеличивают этот диаметр, но обычно не являются определяющим фактором.

Диаметр переднего элемента должен быть достаточно большим, чтобы входной зрачок был виден во всем поле зрения.

Входной зрачок — это изображение апертуры (отверстия в середине линзы), если смотреть в линзу спереди (с учетом искажающих свойств стекла перед апертурой).

Если передний элемент недостаточно велик, чтобы вы могли видеть весь входной зрачок, это должно означать, что свет блокируется, и в результате диафрагма объектива уменьшается.

Вы можете увидеть этот эффект на практике, если посмотрите на реальные размеры линз. Размер входного зрачка определяется фокусным расстоянием, деленным на число f. Возьмите объектив 600 f/4. У него входной зрачок размером 600 / 4 = 150 мм. В описании объектива Canon 600 f/4L указано, что максимальный диаметр объектива составляет 168 мм (включая оправу объектива и крепление бленды, я не смог найти цифры для фактического размера объектива). передний элемент, но это правильно).

Объектив 135 f/2 имеет входной зрачок 67,5 мм, Canon 135 f/2.0L имеет диаметр фильтра (опять же немного больше, чем передний элемент) 72 мм. Все хорошо. Но теперь посмотрите на объектив 14 мм f/2.8, входной зрачок всего 5 мм, а диаметр заявлен как 77 мм, огромная разница.

Здесь важно полное поле зрения , часть приведенного выше определения, этого недостаточно, чтобы видеть входной зрачок прямо, а не сбоку, что приведет к ослаблению света по всему кадру. Представьте себе, что вы смотрите в водосточную трубу, если смотреть на нее лобовым стеклом, вы можете видеть насквозь, но если смотреть под углом, свет на другом конце быстро блокируется. Раструбная водосточная труба, у которой один конец намного больше другого, не будет страдать от этой проблемы.

Телеобъектив имеет очень узкое поле зрения, почти все в кадре будет смотреть на объектив, поэтому передний элемент должен быть лишь немного больше, чем входной зрачок, отсюда и хорошая корреляция с размерами, указанными выше. Широкоугольный объектив может отображать объекты сбоку, и, следовательно, требуется подход «расширенная водосточная труба», требующий гораздо большего переднего элемента и объектива большего диаметра.

TL;DR Для телеобъективов диаметр объектива определяется размером входного зрачка (фокусное расстояние/f-число), для широкоугольных объективов он более или менее определяется полем зрения (хотя размер и положение входного зрачка играют важную роль). часть).