Varför är kameralinserna så stora och tunga?

Den spegelfria kamerrevolutionen var avsedd att ge mindre, lättare kamerautrustningar, men i verkligheten har kameraproducenterna just använt sig av att göra större, bättre linser. Varför kommer ner till linsens fysik.

Manipulerande brännvidd är komplicerat

Brännvidden för en lins, som vi tidigare har tittat på, är avståndet mellan den bakre nodpunkten och brännpunkten. I en enkel konvex lins är det avståndet mellan linsens mitt och brännpunkten. Ingen kameraobjektiv är dock en enkel konvex lins; de är alla "sammansatta linser" som är linser gjorda av en kombination av enskilda linser som kallas "objektivelement".

Kameror har ett "flänsbrännvidd" som är avståndet mellan linsfästet och sensorn. På Canons DSLRs är det till exempel 44mm. Problemet för kameraproducenter är att manipulerande brännvidd är komplicerat och innebär i allmänhet att man lägger till fler objektivelement som gör sakerna större och tyngre. Anledningen till att Canon EF 40mm-lins är minsta är att den så nära matchar flänsens brännvidd och kräver sålunda väldigt få linselement.

Ju längre du flyttar från flänsens brännvidd, i vilken riktning desto större blir en lins. En 600 mm-lins behöver inte vara 60 cm lång, men för att den inte ska vara 60 cm lång, vilket skulle vara om det var en enkel konvex lins, är den optiska konstruktionen komplicerad. Det är detsamma med en 11mm fisheye-lins.

Det finns en liten sötpunkt mellan ca 24 mm och 50 mm där det är möjligt att göra linser som inte är lika stora, men för allt annat är optiken för att manipulera brännvidd en betydande hinder för miniatyrisering.

Bländare är en hård gräns

Bländare är en funktion av brännvidd. När vi pratar om f / 5.6, det vi säger är att linsens iris är öppen för brännvidd dividerad med 5,6. Till exempel har en 50mm vid f / 2 en lins-irisöppning på 25mm; vid f / 8 är irisen öppen till 6,25 mm.

Även om detta inte är ett problem för vidvinkelobjektiv, blir det snabbt ett problem för snabba telefonlinser. Ta den otroligt populära Canon 70-200 f / 2.8: vid 70mm är linsens iris 25mm bred, men vid 200mm är den 71.5mm. Det innebär att antagandet av oändligt tunna material är den minsta möjliga storleken på linsens främre del ca 72 mm, i verkligheten är det 88,8 mm och det är bara inget sätt att göra det mindre.

Oavsett vad Canon eller Nikon eller Sony vill, kan de fysiskt inte göra en 200mm f / 2.8-lins med ett främre element mindre än 80mm eller så. Fysikens lagar kommer inte att sväva.

Tekniska utvecklingar är ett problem

En hel del gamla linser var bara inte så bra. De hade charm, men autofokusen var av, det var regelbundet tung vignettering eller snedvridning, och bilden var inte skarp över hela ramen. Moderna linser har löst många av dessa problem genom att lägga till fler linselement, vilket givetvis också lägger till större storlek och vikt.

På samma sätt lägger den moderna utvecklingen som kraftig bildstabilisering ännu större vikt till redan tunga objektiv.

Och låt oss inte glömma zoomlinser. En förstoringslins blir (nästan) alltid mindre och ljusare än en zoomobjektiv som täcker samma brännvidd eftersom de är mycket enklare. Zoomlinser tar, du gissade det, fler linselement och rörliga delar.

Egentligen är fysik problemet

Vad frågan pekar på är att fysikens lagar är en smärta i röven.

Optik är ett väl studerat och komplicerat fält. Manipulera ljus så att bortstående föremål verkar närmare eller närmare upplysningar förekommer längre bort, medan de slår bakgrunderna eller håller allt i fokus och att behålla en hög bildkvalitet kräver bara stora tunga linser.

Drömmen om professionella kameror blir mindre är just det för tillfället: en dröm.

Bildkrediter: Jag är den / Shuterstock, LeonRW