Задачка для любознательных. Почему не делают оптику f<1

[valine]

В истории существовали ряд объективов со светосилой <1

* Carl Zeiss 50 мм f/0.7 (специальная линза, сделанная для NASA, использовалась при съёмке 35-мм фильма "Барри Линдон" Стенли Кубриком)
* Tokyo Kogaku - Toko 50 мм f/0.7 и Simlar 50 мм f/0.7 (1951)
* Rodenstock TV-Heligon 50 мм f/0.75
* Nikon TV-Nikkor 35 мм f/0.9 (самый светосильный объектив Никон, для TV)
* Canon 50 мм f/0.95 (версии для TV и дальномерного фотоаппарата Canon 7)
* Schneider Kreuznach 50 мм f/0.95 'Xenon' (байонет 'C')
* Leica Noctilux 50 мм f/1.0 (байонет Leica 'M')
* Canon EF 50 мм f/1.0 (самый светосильный объектив для зеркалок, больше не выпускается)

Все из них сегодня не выпускаются (есть только новый Leica Noctilux-M 50 f0.95)

Вопрос для любознательных физиков и фотографов. Почему разработка таких объективов не проводится, а производство существующих прекращено?

[yurikel]

Просвещайся: http://www.canon-eos.ru/poleznaya_stran ... a_i_testy/

[valine]

По линку ничего об этом не говорится, даже косвенно. Только констатируется что из ныне выпускаемых максимум 1.2

P.S. Ответ я знаю. Это задачка для пытливых. Если вариантов не будет - буду давать наводки

[Pioner]

По линку ничего об этом не говорится, даже косвенно. Только констатируется что из ныне выпускаемых максимум 1.2

P.S. Ответ я знаю. Это задачка для пытливых. Если вариантов не будет - буду давать наводки

Давай навотку!

[Serendipity]

Потому что грип махонький и акварель выходит.

[valine]

Потому что грип махонький и акварель выходит.

За это такие объективы и покупали.
Да и для некоторых применений ГРИП неважен. Например съемка тыльной стороны Луны с её орбиты - для этого специально и был разработан объектив 50/0.7
При большом расстоянии (и наводке на бесконечность) все объекты на поверхности луны будут одинаково в фокусе даже при очень малой ГРИП.


Для начала ответим на вопрос с какой целью делать или покупать объектив с большей светосилой.
Причины две:
1. Увеличение количества света для съемки слабоосвещенных объектов (главная причина)
2. Уменьшение ГРИП (второстепенная причина, но некоторые фанаты например Leica Noctilux-M 50 f0.95 покупают в первую очередь из-за этого)

Теперь наводящий вопрос. Каким образом ещё можно сделать объектив чтобы при том же угле зрения он ловил больше света и имел меньшую зону ГРИП, не увеличивая относительное отверстие

Т.е. допустим есть объектив 50 мм f0.7 (на 35 мм пленку, угол зрения 45 градусов)

Каким должен быть объектив с относительным отверстивем например f1.4, чтобы улавливать то же количество света и иметь такую же малую ГРИП как 50/0.7 при том же угле зрения 45 градусов?

[AlMostChief]

Каким образом ещё можно сделать объектив чтобы при том же угле зрения он ловил больше света и имел меньшую зону ГРИП, не увеличивая относительное отверстие

Мммм... Здаётся мне, жендельмены, сиё есть взаимоисключающие параграфы.

[Marshall]

Каким образом ещё можно сделать объектив чтобы при том же угле зрения он ловил больше света и имел меньшую зону ГРИП, не увеличивая относительное отверстие

Збільшити фізичний діаметр лінзи.

[illuzion]

Свежак - американская компания Noktor представила сверхсветосильный 50mm f/0.95 обьектив для системы Micro Four Thirds

Будет стоить $750.
via dpreview

[valine]

Каким образом ещё можно сделать объектив чтобы при том же угле зрения он ловил больше света и имел меньшую зону ГРИП, не увеличивая относительное отверстие

Мммм... Здаётся мне, жендельмены, сиё есть взаимоисключающие параграфы.

ну вот когда найдешь переменную которая не делает эти параграфы взаимоисключающими - она и будет ответом на начальный вопрос

Збільшити фізичний діаметр лінзи.

во!.. гаряче... що буде якщо збільшити фізичний діаметр лінзи не змінюючи кут огляду і не змінюючи відносний отвір?

Будет стоить $750.
via dpreview

супер.. если бы не два "но" - он только для Micro 4/3, т.е. ни на одну зеркалку не подойдет. И он 50 мм, что на Micro 4/3 дает ЭФР=100 мм.
Если б он был 25 мм и на 4/3 я б взял.. а так... своим весом и размерами он может выломать байонет PEN E-P1

[AlMostChief]

во!.. гаряче... що буде якщо збільшити фізичний діаметр лінзи не змінюючи кут огляду і не змінюючи відносний отвір?

Собсно, да, действительно. ГРИП сузится (обр.проп. диаметру), поток вырастет (проп. площади апертуры) И?

[valine]

во!.. гаряче... що буде якщо збільшити фізичний діаметр лінзи не змінюючи кут огляду і не змінюючи відносний отвір?

Собсно, да, действительно. ГРИП сузится (обр.проп. диаметру), поток вырастет (проп. площади апертуры) И?

Ну и... конечный ответ...

[AlMostChief]

Ну и... конечный ответ...

Что при равном итоге на фотоматериале, технически проще сделать линзу побольше, чем выпендриваться в гонке за светосилой. И то даже больше. Меньше светосила - проще исправлять абберации. То есть, упор в размер более логичен, чем ухищения с светосилой, и профита в качестве картинки сулит побольше. Где-то так.

[valine]

Ну и... конечный ответ...

Что при равном итоге на фотоматериале, технически проще сделать линзу побольше, чем выпендриваться в гонке за светосилой. И то даже больше. Меньше светосила - проще исправлять абберации. То есть, упор в размер более логичен, чем ухищения с светосилой, и профита в качестве картинки сулит побольше. Где-то так.

Ну а что меняется когда делаем линзу побольше не увеличивая относительное отверстие и не меняя угол зрения?

Относительная дырка = Диаметр линзы / Фокусное расстояние

Чтобы ОД не увеличилось при увеличении диаметра линзы что должно поменяться?

--------

Угол зрения = 2 arctg d/2F (где d=диагональ светочуствительного элемента, F - фокусное расстояние)

Чтобы не поменялся угол зрения при изменения ФР, что должно поменяться?

[AlMostChief]

Ну а что меняется когда делаем линзу побольше не увеличивая относительное отверстие и не меняя угол зрения?

ГРИП сузится (обр.проп. диаметру), поток вырастет (проп. площади апертуры) И?

...и ещё куча нюансов вылезет, если фкусировка не на бесконечность, но это уже частности, ИМХО, не в сути вопроса.

Всётаки суть заявы непонятна.

[Marshall]

Все-таки мені цікава правильна відповідь...
Догадуюсь що об'єктив із такою свєтосилою буде страшенно дорогий і дуже великих ромірів, або матриця фотоаппарату має буть гігантська.

[valine]

Все-таки мені цікава правильна відповідь...
Догадуюсь що об'єктив із такою свєтосилою буде страшенно дорогий і дуже великих ромірів, або матриця фотоаппарату має буть гігантська.

Все ходите "вокруг да около"

Відповідь AlMostChief дав при особистому спілкуванні, сюди не відписав.

Относительная дырка = Диаметр линзы / Фокусное расстояние

Чтобы ОД не увеличилось при увеличении диаметра линзы что должно поменяться?

Должно увеличиться фокусное расстояние.
70 мм апертура при F=50 mm это светосила 0.7
70 мм апертура при F=100mm это светосила 1.4

Чтобы не поменялся угол зрения при изменения ФР, что должно поменяться?

Должна поменяться диагональ светочуствительного элемента - размер кадра (он же кроп-фактор)

Сверхсветосильные объективы не конкуренты среднему и большому формату ни по цене ни по качеству

Более того, конструкция сверхсветосильных объективов такова, что это умеренно светосильные объективы, позади которых стоит редуктор фокуса

Вот рекордный объектив 50/0.7


По сути это объектив 70/1.0 на более широкий кадр чем 35 мм (на 50 мм ширину) разработанный фашистами в 1942 году, к которому сзади прицеплены 2 линзы "редуктор фокуса", они "уплотняют" световой поток в 1/0.7 раза - получается 50/0.7

Если этот "редуктор фокуса" выбросить а пленку 35 мм заменить на 50 мм получим то же количество света (и тот же ГРИП) что и у 50/0.7, но при этом:
- объектив стал существенно проще и дешевле, компактнее, легче
- снизились всевозможные абберации в выброшенных линзах

Что всегда и делают.
Но бывают случаи когда формат изменить нельзя. Примеры: у НАСА уже была камера на 35 мм (Hasselblad), она уже летала, снимала. Разработка новой камеры это куча затрат времени и денег. Кроме того более крупная пленка имеет более крупный вес, требует больше реактивов, а значит при ограничении на вес корабля - сможет сделать меньше кадров.
Поэтому было выгоднее сделать 1 объектив за $100 000, чем тратить миллионы на переоборудование камер.

В случае со Стенли Кубриком так же, есть академический формат пленки 35 мм, есть готовые камеры, налаження технология работы с пленкой. Купить по специальному случаю для съемки некоторых сцен в фильме объектив за $100 000 это быстрее и дешевле чем разработать и внедрить новый формат киноиндустрии.

Позже такие объективы делали для телекамер, размер видикона был стандартизирован, а для единичных случаев съемки в low-light было быстрее и дешевле купить объектив за $100 000 чем разрабатывать и внедрять новую серию телекамер.

[SaintReset]

Ситуация один в один напоминает историю с размером двигателей ракетоносителей и шириной задниц римских лошадей. Не?

offtopic

По бокам космического корабля «Кеннеди» размещаются два двигателя по 5 футов шириной. Конструкторы корабля хотели сделать эти двигатели еще шире, но не смогли. Почему?
Дело в том, что двигатели эти доставлялись по железной дороге, которая проходит по узкому тоннелю. Расстояние между рельсами стандартное: 4 фута 8.5 дюймов, поэтому конструкторы могли сделать двигатели только шириной 5 футов.

Возникает вопрос: почему расстояние между рельсами 4 фута 8.5 дюймов? Откуда же взялась эта цифра?

Оказывается, что железную дорогу в Соединённых Штатах делали такую же, как и в Англии, а в Англии делали железнодорожные вагоны по тому же принципу, что и трамвайные, а первые трамваи производились в Англии по образу и подобию конки. А длина оси конки составляла как раз… правильно, 4 фута 8.5 дюймов! Но почему?

Потому что конки делали с тем расчетом, чтобы их оси попадали в колеи на английских дорогах, чтобы колеса меньше изнашивались, а расстояние между колеями в Англии как раз… да, вы угадали: именно 4 фута 8.5 дюймов! Отчего так?

Да просто дороги в Великобритании стали делать римляне, подводя их под размер своих боевых колесниц, и длина оси стандартной римской колесницы равнялась… правильно, 4 фута 8.5 дюймам! Ну вот теперь мы докопались, откуда взялся этот размер, но все же, почему римлянам вздумалось делать свои колесницы с осями именно такой длины?

А вот почему: в такую колесницу запрягали обычно двух лошадей. А 4 фута 8.5 дюймов — это был как раз размер двух лошадиных задниц! Делать ось колесницы длиннее было неудобно, так как это нарушало бы равновесие колесницы.

Следовательно, вот и ответ на самый первый вопрос: даже теперь, когда человек вышел в космос, его наивысшие технические достижения напрямую зависят от размера лошадиной задницы две тысячи лет назад!

[fon Butterfly]

Относительная дырка = Диаметр линзы / Фокусное расстояние

Чтобы ОД не увеличилось при увеличении диаметра линзы что должно поменяться?

Должно увеличиться фокусное расстояние.

Яркость (освещённость) изображения неточечного объекта при этом не увеличится ни на грамм.

[AlMostChief]

Яркость (освещённость) изображения неточечного объекта при этом не увеличится ни на грамм.

Изменится. Параллельно, для точечного или нет. Уменьшится в два раза (подсказка - зависимость габаритов пятна Эри)

[Marshall]

Пасіб. Просвітили

[sprg]

От приклад фоток http://www.lookatme.ru/flows/flickr/pos ... tivom-0-95
http://aqua-snezhok.livejournal.com/398 ... style=mine

[fon Butterfly]

Яркость (освещённость) изображения неточечного объекта при этом не увеличится ни на грамм.

Изменится. Параллельно, для точечного или нет. Уменьшится в два раза (подсказка - зависимость габаритов пятна Эри)

Нет, не изменится. (Иначе для объективов вообще не использовалось бы понятие "светосила"). Смотри: при увеличении диаметра объектива вдвое количество света от объекта вырастает вчетверо. Но при той же светосиле надо вдвое увеличить фокусное расстояние - значит, вдвое увеличатся размеры изображения. А площадь изображения увеличится в 4 раза. Если вчетверо большее количество света размажется на вчетверо большую площадь - освещённость изображения не изменится. Пятно же Эйри тут вообще ни при чём.
Ты, по ходу, запутался малость в характеристиках оптики для фотографии и астрономии. Это для звёздной астрономии неважна светосила сама по себе: там действительно главную роль играет диаметр зеркала или линзы. (Свет звезды собирается в дифракционное пятно, абсолютный диаметр которого одинаков для всех объективов с одинаковой светосилой, и для вдвое большего объектива количество света, пришедшее в данное пятно, вырастет вчетверо. Потому, собственно, и возводятся все эти Кеки, ГранКанары, САЛТы, БТА и прочая мега-ёптика - чтобы слабые точечные объекты видеть (по разрешающей способности телескопы где-то на 4-х метрах "упёрлись в атмосферу": турбулентность съедает разрешение нафик).

Для фотографии и для исследований протяжённых астрономических объектов важна светосила. При одной и той же светосиле, на плёнке (матрице) одной и той же чувствительности изображение одного и того же объекта, одинаково освещённого, снятого с одной и той же выдержкой, получится одной и той же яркости, независимо от диаметра объектива. (Если ты забыл это, вспомни, что существуют экспонометрические таблицы, да и собственно "железные" экспонометры, которые по освещённости объекта выдают два числа - длительность выдержки и светосилу. И никаких диаметров объективов - поскольку светосила и выдержка будут одинаковы для всех объективов).

Даже астрономы для звёзд гонятся за диаметром (учитывая фокусное расстояние в основном в аспекте конструктивного удобства), а для планет и "дипскаев" (туманностей всяких) - предпочитают светосильные агрегаты.

[AlMostChief]

Хорошо, допустим. Тогда эксперимент:
Предположим, уменя есть две камеры: одна под плёнку 8мм, вторая - её увеличенная полная копия под среднеформатную плёнку (условно, в 10 раз). Я заряжаю в обе камеры, строго одинаковую плёнку, навожу на какой-то ландшафт, хочу сфоткать, чтобы было одинаково.

Вопрос: выдержка должна быть одинаковой?

[valine]

Вопрос: выдержка должна быть одинаковой?

Да, относительное отверстие осталось то же. во сколько раз вырос диаметр апертуры, во столько раз выросло и фокусное расстояние объективов. Интенсивность светового потока (в ватах на 1 м2 площади пленки) осталась прежней.