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※ 本文為 layzer 轉寄自 ptt.cc 更新時間: 2014-04-02 11:43:47
看板 DSLR
作者 Furch (呼嚕嚕)
標題 Re: [閒聊] 有關大三元
時間 Wed Apr  2 03:05:40 2014


※ 引述《ds1441 (wildfire)》之銘言:
: 通常有些鏡頭文我們不是常常聽到發文者說,
: 『我都只用最大光圈在拍』
: 『買了大光圈定焦鏡不開最大光圈就沒意義了』
: 確實我覺得這麼說也滿有道理的,
: 然後有次我拆壞一顆手動鏡,
: 卡榫鬆了就真的只剩下最大光圈,
: 內部構造除了鏡片外就是一堆金屬零件,
: 很多重量跟體積都浪費在這個縮放光圈葉片的機構,
: 像變焦鏡要符合焦長的比值,
: 所以光圈葉片不能固定尺寸,
: 但縮小範圍總是可以,
: 比如f2~f4,最大最小都這個數值,
: 省去那些機械構造,
: 只要價錢便宜,
: 我覺得應該很多人會買吧,

這個部分不大苟同。

我大概拆過並維修至少二三十顆鏡頭,自動對焦手動對焦皆有,AF居多,
大概也算是個鍵盤拆鏡玩家XD
我不知道你是拆哪一顆鏡頭,因為以現代鏡的結構來看,
光圈機構真的只是很小的一部分而已,
--就你提到的體積與重量的原則來說。

為什麼要說現代鏡?
絕大多數的現代鏡都在機身內加入許多電子元件,
包含光學防手震 自動對焦馬達 對焦系統 變焦設計 或甚至是電子光圈機構,
雖然許多機械結構已經大幅電子化,但體積上的妥協仍無可避免,
光學防手震就是一個例子。

不過即便如此,電子化的現代鏡在體積上仍然沒有甚麼優勢,
這之間的因素當然有很多,變焦的設計,光學上的考量,乃至於電路上的安排...
光圈設計雖然也有耗用一些空間,不過絕對不屬於主因。
更多體積是耗費在 變焦&對焦設計 以及 注重整體畫質 這兩項因素。

以變焦鏡而言,光要達到複雜的浮動鏡組移動與內對焦系統,
就需要耗費很多的體積來達成這項設計。
如果你拆的是變焦鏡,應該會發現裡面有一層一層的導軌套筒,
負責控制變焦或對焦時的鏡組移動,
而在轉動變焦環的時候,可能同時就有三組(或更多)鏡組各自採用不同的移動方式,
這是很常見的情形,若再考量某些較特殊的對焦系統,
鏡頭內的導軌套筒就不知道要幾層去了。

http://ppt.cc/8jMW
[圖]
 
Zeiss Touit公布了許多剖面圖,32mm f/1.8是其中之一,
除了表示用料紮實,也顯示出鏡組的設計多麼複雜,
何況這還只是無反光鏡相機所使用的高度電子化鏡頭,
若換成是傳統變焦鏡,複雜程度絕對是有增無減。

至於著重整體畫質這點,最明顯的就是與手動老鏡與舊AF鏡,
這些鏡頭都有口徑較小的狀況(當然是跟現代鏡比),
說明在光學的限制下,許多鏡頭並不一定只能設計成大口徑。
用實例以及理論來說明會比較清楚,
以下按照光圈公式,來檢驗舊AF鏡與手動鏡的口徑大小。
: 焦段/光圈=鏡頭所需最大口徑

Minolta AF 100-200 f/4.5 口徑49mm
望遠端200mm,除以4.5,得44.44mm,因此口徑49mm可說是接近光學上的限制。

Minolta AF 80-200 f/2.8G 口徑72mm
望遠端200mm,除以2.8,得71.43mm,非常逼近鏡頭口徑72mm,
這個例子更是將鏡頭口徑縮減到光學上的極限。
(後來的70-200 f/2.8G 就改成77mm)

再來看手動鏡系列,Nikkor不論有AI無AI,
24 28 35 50 85mm 口徑全都清一色52mm,
就連105mm f/2.5 (阿富汗少女XD) 也是52mm,
以現代鏡的角度來看可謂不可思議XD
不過以公式估計,105mm/2.5,得出42mm,距離52mm仍綽綽有餘,
而135mm f/2.8,依照公式也可得48.21mm,採用52mm或55mm的口徑都尚稱足夠。

這些類似焦段的鏡頭在電子化之後,口徑皆普遍增大,
如果只是增加電子結構,並不需要加大前玉口徑,
但事實上,62 67 72 77mm口徑的變焦鏡比比皆是,
可以說明這樣的改變主要源自於整體畫質考量。


上述小口徑的"習慣",在進入自動鏡時代之後也普遍被揚棄,
種種原因如前所述,有許多因素造成,但光圈設計並不是體積長大的因素之一。
例如Sony以及Nikon在自動鏡時代,
仍保留了一些與AF舊鏡/手動老鏡幾乎相同的機械式光圈結構,
光圈機構近似,但相較老鏡,現代鏡體積卻大幅增加,
足以說明光圈結構並非體積增長的主因。
我手邊目前只有這幾張圖可以說明,如果你需要其他的我再拍XD

這是光圈的機構之一
(當然還有連桿那堆結構,這只是示意)
https://www.flickr.com/photos/41235257@N07/5640533011/in/set-72157626422057315
[圖]
 

這是完整的鏡組結構
https://www.flickr.com/photos/41235257@N07/5641105312/in/set-72157626422057315
[圖]
 

可以看到複雜的鏡筒結構佔去了大多數的體積。
這張圖的光圈結構會給人一種 "為了容納光圈縮放葉片,讓中玉無法做大阿!"的想法
這也是種錯覺,那是因為鏡組鏡片不可能全部採用等徑鏡片,
一定有大有小,而光圈經常設計在中玉最小鏡片附近,
鏡頭的光學設計自然會去克服這點,
否則用Lomography Petzval的檔片機構就可以了XD

與 "光圈機構限制鏡頭體積" 相對的,
較令人訝異的事實是,不少變焦鏡頭都在最大光圈上保留實力,
白話一點的意思是,一些變焦鏡頭封印了廣角最大光圈,尤以標準變焦鏡最明顯。

舉例來說,Nikon 24-70 f/2.8,轉到24mm和70mm比較,
從鏡頭前玉看進去,你會很明顯發現70mm光圈葉片是最大的,
但24mm廣角端光圈沒有開到最大,仍然可以看到一瓣瓣的光圈葉片。
這之間的考量可能是光路設計,或是恆定光圈考量,
一味將光圈開大,並不見得有多大意義,因此說封印可能也不太恰當。

其實,如果真的要縮減鏡頭體積,一項可行的道路反而是走回頭路,
鏡頭純負責純光學,而把電子系統通通交給機身來做。
沒有鏡身馬達,沒有光學防手震,而以機身馬達和機身防震來彌補。
例如Minolta一代AF鏡 100mm f/2.0,沒有馬達,沒有防震,機械光圈結構,
口徑55mm,長度75.5mm,以這個焦段而言體積非常精簡,而且它還是全幅鏡。
(當然,這一部份也是因為它的對焦設計比較傳統)


不過歷史上的趨勢已經說明,這種想法是行不通的,
無論是光學防手震取景上的優勢與安定感,
或是UltraSonic/SSM/HSM的對焦優勢,都顯示在鏡頭上加入更多的電子元件,
都明顯有助性能提升,也昭告著現代鏡體積較為龐大的宿命。

回到一開始樓主所提到的問題,凡是三元鏡,為何各大廠皆以f/2.8畫地自限?
光學以及機械上的設計固然是原因之一,
但更明顯的,是因為這已經成為各廠商間相互默認的技術規格,
與之類似的,如同FF和APS-C鏡頭焦段,大多是24 28 35 50mm...
你幾乎不會看到25mm 33mm 這種奇怪的焦段。


至於光學上的限制,如前面所提,光圈數值與鏡頭口徑成正比
(或稱光圈數字與鏡頭口徑成反比),
當光圈較大,要再往上加一級的時候,口徑會無可避免的暴增。
舉例來說,
200mm f/4.0,光學極限是平易近人的50mm口徑,
200mm f/2.8,理論最小口徑增加為71.42mm,
200mm f/2.0,口徑是令人咋舌的100mm,
想像一下70-200 f/2.0,口徑100mm以上是怎生一番光景,
光空氣切割鏡就那樣..XD

另一條路可以期待的是APS-C M4/3等較小片幅的小型化,
因為片幅較小,所需的實體焦段較短,口徑因而較小。
不過就目前的鏡頭配置來看,所能縮減的體積仍然有限,
除非光學上的技術有突破性的改變,否則一定的物理限制仍然存在。

相機的發展必有所本,要在變焦與對焦機構上精簡體積,
以目前電子化的技術仍沒有較經濟的做法,
況且高階鏡頭大多重視耐用度與可靠度,
機械結構反而更加粗勇,也加更不利鏡頭小型化。
(除非有甚麼超屌的微型步進滑軌,或是油壓變焦之類殺小的技術XD)
綜合這些因素,也因此"規範"了三元鏡的既有規格,似乎也是件合理的意料中事。

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vivianwang:想到廖文強推薦的捷克手工吉他廠牌1F 04/02 03:09
Furch:樓上專業XD2F 04/02 03:11
※ 編輯: Furch (114.37.188.20), 04/02/2014 03:22:26
bennylie:推分享,我覺得光圈還是佔了一定的體積跟重量比,沒有科學3F 04/02 03:37
cory8249:專業推4F 04/02 03:38
bennylie:理論,但端看恆定光圈的價位,體積,重量,都>非恆定來推測.5F 04/02 03:39
bennylie:目前也還沒看到過恆定的餅乾出現,應該是技術上有無法縮小
bennylie:的困難,給我恆定F4的餅乾XD.(for M43)
atropos:基本上同意你的看法,拿掉光圈真的意義不大8F 04/02 07:05
atropos:不過提醒一下,光圈值的定義是焦距/"入射瞳"
atropos:不是鏡頭外觀上的口徑,還是有些誤差
Hinoki:推薦這篇文章11F 04/02 07:46
diamondX:專業有推12F 04/02 07:50
bluenight915:好文推上天13F 04/02 07:54
waterspinach:長知識推~~14F 04/02 08:01
carl3104:推 也拆過鏡頭 套筒機構真的佔了絕大部分鏡頭空間15F 04/02 08:47
RF91:長知識~16F 04/02 08:49
rjhowmanyo:有點專業:-)17F 04/02 09:16
hiho:數位鏡有直射光的問題吧~傳統底片沒有所以口徑才能縮那麼小18F 04/02 09:23
user1120:推!19F 04/02 09:36
sqr:Tamron 150-600 F5-6.3  600/6.3=95.238  口徑只有95mm...@@20F 04/02 10:23
donatello:長知識推~ 其實大部份焦距變長時 最大孔徑都會跟著變大21F 04/02 10:26
donatello:18-200 F3.5-5.6 用200mmF5.6時的孔徑 18mm的F值是0.5
attdave:哇 這篇好棒23F 04/02 10:32

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