Waarom zijn cameralenzen zo groot en zwaar?

De spiegelloze camerarevolutie was bedoeld om kleinere, lichtere camera-uitrustingen tot stand te brengen, maar in werkelijkheid hebben camerafabrikanten zojuist de gelegenheid genomen om grotere, betere lenzen te maken. Het waarom komt neer op de fysica van lenzen.

Het manipuleren van de brandpuntsafstand is gecompliceerd

De brandpuntsafstand van een lens - waar we eerder diep naar hebben gekeken - is de afstand tussen het achterste knooppunt en het brandpunt. In een eenvoudige bolle lens is dit de afstand tussen het midden van de lens en het brandpunt. Geen cameralens is echter een eenvoudige bolle lens; het zijn allemaal 'samengestelde lenzen', lenzen gemaakt van een combinatie van afzonderlijke lenzen, 'lenselementen' genoemd.

Camera's hebben een "flange-brandpuntsafstand" die de afstand is tussen de lensvatting en de sensor. Op Canons DSLR's is dit bijvoorbeeld 44 mm. Het probleem voor camerafabrikanten is dat het manipuleren van de brandpuntsafstand ingewikkeld is en meestal meer lenselementen toevoegt die dingen groter en zwaarder maken. De reden waarom de EF 40 mm-lens van Canon de kleinste is, is dat deze zo dicht bij de flens-brandpuntsafstand past en dus erg weinig lenselementen vereist.

Hoe verder u van de flens-brandpuntsafstand weggaat, in beide richtingen, hoe groter een lens zal zijn. Een 600 mm-lens hoeft niet 60 cm lang te zijn, maar om niet 60 cm lang te zijn - wat het zou zijn als het een eenvoudige bolle lens zou zijn - is het optische ontwerp gecompliceerd. Het is hetzelfde met een 11-mm fisheye-lens.

Er is een kleine sweet spot, tussen ongeveer 24 mm en 50 mm, waar het mogelijk is om lenzen te maken die niet zo groot zijn, maar voor al het andere is de optiek van het manipuleren van de brandpuntsafstand een significante belemmering voor miniaturisatie..

Diafragma is een harde limiet

Diafragma is een functie van de brandpuntsafstand. Als we het hebben over f / 5.6, zeggen we dat de iris van de lens open is voor de brandpuntsafstand, gedeeld door 5.6. Een 50 mm bij f / 2 heeft bijvoorbeeld een lens-irisopening van 25 mm; bij f / 8 staat de iris open voor 6.25 mm.

Hoewel dit geen probleem is voor groothoeklenzen, wordt het al snel een probleem voor snelle telelenzen. Neem de ongelooflijk populaire Canon 70-200 f / 2.8: bij 70 mm is de iris van de lens 25 mm breed, maar bij 200 mm is hij 71,5 mm. Dit betekent dat, uitgaande van oneindig dunne materialen, de minimale afmeting van het voorelement van de lens ongeveer 72 mm is - in werkelijkheid is dit 88,8 mm - en er is gewoon geen manier om het kleiner te maken.

Ongeacht wat Canon of Nikon of Sony wil, ze kunnen fysiek geen 200 mm f / 2.8-lens maken met een frontelement dat kleiner is dan 80 mm of zo. De wetten van de fysica zullen niet wijken.

Technische ontwikkelingen zijn een probleem

Veel oude lenzen waren gewoon niet erg goed. Ze hadden charme, maar de autofocus was uitgeschakeld, er was regelmatig zware lichtafval of vervorming en het beeld was niet scherp over het hele beeld. Moderne lenzen hebben veel van deze problemen opgelost door meer lenselementen toe te voegen, die natuurlijk ook meer afmeting en gewicht toevoegen.

Evenzo voegen moderne ontwikkelingen zoals krachtige beeldstabilisatie nog meer gewicht toe aan al zware lenzen.

En laten we zoomlenzen niet vergeten. Een prime-lens zal (bijna) altijd kleiner en lichter zijn dan een zoomlens die dezelfde brandpuntsafstand beslaat omdat ze veel eenvoudiger zijn. Zoomlenzen nemen, je raadt het al, meer lenselementen en bewegende delen.

Echt, natuurkunde is het probleem

Waar het probleem op neer komt, is dat de wetten van de fysica pijn in de kont zijn.

Optica is een goed bestudeerd en gecompliceerd veld. Licht manipuleren zodat objecten ver van elkaar lijken of objecten van dichtbij lijken verder weg, terwijl achtergronden vervagen of alles in focus houden, en een hoge beeldkwaliteit handhaven alleen grote, zware lenzen vereist.

De droom van professionele camera's die kleiner worden is gewoon dat vooralsnog: een droom.

Beeldkrediet: l a g h et p o e t / Shuterstock, LeonRW