Gibt die Sensorgröße die Objektivgröße vor, wenn alle anderen Dinge gleich sind?

Wenn alle anderen Dinge gleich sind, ja.

Es gibt zwei Hauptgründe, warum dies so ist.

• Um die gleiche Feldstärke des Lichts über einen größeren Bereich aufrechtzuerhalten, muss ein Objektiv, das mit einem größeren Sensor verwendet wird, in der Lage sein, mehr Gesamtlicht zu sammeln als ein Objektiv, das mit einem kleineren Sensor verwendet wird. Dies bedeutet eine größere Eintrittspupille , was normalerweise ein größeres Frontelement erfordert.

• Je größer der Sensor, desto länger muss die Brennweite eines Objektivs sein, um das gleiche Sichtfeld (FoV) zu erzielen , und desto größer muss der Bildkreis sein, den es projizieren muss. Bei einer Kompaktkamera mit einem kleinen 1/1,6-Zoll-Sensor liefert ein 50-mm-Objektiv den gleichen FoV wie ein 215-mm-Teleobjektiv bei einer 35-mm-Filmkamera. Bei einer APS-C-Kamera führt ein 50-mm-Objektiv zu einem FoV, der im liegt Beginn des Telebereichs für eine 35-mm-Kamera, 75-80 mm Bei einer 35-mm-Kamera wird ein 50-mm-Objektiv als normal angesehen, weil die Brennweite sehr nahe am Registrierungsabstand der Kamera liegt und weil diese Brennweite ungefähr gleich der Diagonalmessung der Ebene ist, die das Bild aufzeichnet. Eine Mittelformatkamera liefert mit einem 50-mm-Objektiv einen FoV, der ungefähr einem 32-mm-Objektiv in Kombination mit einer 35-mm-Kamera entspricht. Bei einer großformatigen 4X5-Kamera ergibt ein 50-mm-Objektiv einen FoV, der etwa dem eines 13-mm-Objektivs bei einer 35-mm-Kamera entspricht.
  a) Gerade bei längeren Brennweiten ist die Physik schwer zu überwinden. Obwohl die strikte technische Definition eines Teleobjektivs darin besteht, dass der Abstand von der Bildebene zur Vorderseite des Objektivs kürzer ist als die Brennweite des Objektivs, kann man die Größe nur begrenzt verringern eines Objektivs mit langer Brennweite. Dies gilt insbesondere, wenn die Herstellungskosten einer solchen Linse berücksichtigt werden.
  b) So wie ein 50-mm-Objektiv, das an einer 4x5-Kamera verwendet wird, einen Lichtkreis projizieren muss, der erheblich größer ist als der Lichtkreis, der von einem 50-mm-Objektiv für eine 35-mm-Kamera geworfen wird, können Objektive, die für kleinere Sensoren entwickelt wurden, kleinere Lichtkreise projizieren. Dadurch können die Linsen im Durchmesser kleiner sein. Außerdem können sie mit geringeren Mengen einiger der teuersten Materialien hergestellt werden, die in einem Objektiv verwendet werden: das Korrektorelement auf der Rückseite der vorderen Gruppe.

Ein 50-mm-Objektiv, das für eine kleine Kompaktkamera entwickelt wurde, kann also sowohl kürzer als auch kleiner im Durchmesser sein als ein 215-mm-Objektiv, das bei einer 35-mm-Kamera den gleichen FoV liefert. Selbst bei Micro-Four-Thirds-Sensoren ist nur ein 100-mm-Objektiv, das einen Lichtkreis von etwas mehr als 22 mm wirft, erforderlich, um das gleiche Sichtfeld zu liefern wie ein 200-mm-Objektiv, das einen Lichtkreis von mindestens 44 mm Durchmesser auf einer Vollformatkamera wirft. Eine APS-C-Kamera würde ein 125-133-mm-Objektiv mit einem Lichtkreis von 27-29 mm benötigen, je nachdem, ob es sich um eine Canon APS-C oder Nikon/Pentax/Samsung/Sony handelt.

Die Größe eines Objektivs hängt von der Komplexität des Designs und der Lichtmenge ab, die es durchdringen muss. Für eine gegebene Brennweite mit einem beschnittenen Sensor kann die Informationsmenge, die in das Objektiv eingebracht werden muss, um den Bildkreis zu erzeugen, viel kleiner sein, da nicht der gesamte Vollbild-Bildkreis ausgefüllt werden muss. Wenn Sie nur 60 % der Sensorfläche nutzen, benötigen Sie nur 60 % des Bildkreises und nur etwa 46 % des Objektivglases.

Aus diesem Grund kann ein Point-and-Shoot-Objektiv ein Objektiv haben, das einem 19-mm- bis 450-mm-Objektiv mit einer ziemlich schnellen Blende entspricht, und nur ein oder zwei Zoll einnehmen, während die Vollformat-DSLR-Version über einen Fuß einnehmen und größer sein würde herum als das Point-and-Shoot-Kameragehäuse ist. Es muss nur in der Lage sein, einen sehr dünnen Schnitt in der Mitte des Bildkreises aufzulösen, den das Vollformatobjektiv auflösen können müsste. Das bedeutet einfachere, leichtere, kleinere und billigere Objektive, aber auch eine stark reduzierte Qualität, da die Beugung eine größere Rolle spielt und die traditionellen Probleme mit der Sensorgröße zum Tragen kommen.

Es gibt Technologien wie Beugungsoptik, die die Größe etwas reduzieren könnten, aber im Austausch für die Größe die Komplexität und die Kosten erhöhen. Es ist nicht möglich zu sagen, dass sie niemals kleinere Objektive herstellen werden, aber es gibt einen guten Grund, warum die Objektive größer sind und warum die größere Sensorgröße und etwas größere Objektive die Größe und den Preis wert sind, wenn Sie danach suchen beste Qualität, die Sie bekommen können.

Gibt die Sensorgröße die Objektivgröße vor, wenn alle anderen Dinge gleich sind?

Das Problem bei Ihrer Frage ist, dass beim Vergleich von Vollbild-DSLR mit Micro Four Thirds alles andere nicht gleich ist .

In diesem Fall liegt der Unterschied nicht nur in der Sensorgröße, sondern im Fehlen eines hochklappbaren Spiegels, was sich wirklich erheblich auf das Objektivdesign und die Größe von Objektiven auswirkt.

Insbesondere das Fehlen des Klappspiegels ermöglicht es, das Objektiv viel näher am Sensor zu montieren, und allein dies bedeutet, dass einige Objektive, insbesondere Zoom- oder Weitwinkelobjektive, viel kleiner und einfacher gebaut werden können.

Es gibt also ein paar verschiedene Aspekte zu Ihrer Frage.

• Wenn alles andere gleich wäre, würde ein kleinerer Sensor erwartungsgemäß bedeuten, dass ein Objektiv mit denselben Eigenschaften (Brennweite und Blende) bei der Skalierung mit dem Sensor kleiner wäre.

  Dies sollte offensichtlich sein, wenn Sie an Kompaktkameras und Handykameras denken: Sie schaffen immer noch den gleichen Blickwinkel und die gleichen Blendenzahlen wie f / 2,2 oder so, aber ihre Objektive sind viel kleiner.

  Alles skaliert schön herunter. Angenommen, Sie haben ein 50-mm-Objektiv mit einer Blende von 1: 2,0 auf einer Vollformat-DSLR. Wenn Sie die Sensorabmessungen halbieren, erhalten Sie bei einem Objektiv mit 25 mm Brennweite und halbem Objektivdurchmesser genau die gleiche Blendenzahl und den gleichen Bildwinkel. Die Blendenzahl ist bereits relativ zur Brennweite, also ist eine Blende von 2,0 bei 50 mm bereits doppelt so groß wie eine Blende von 2,0 bei 25 mm. So wird alles genauso kleiner, wie Sie es erwarten würden.

  Aus physikalischen Gründen skaliert das Gewicht der Linse tatsächlich exponentiell mit dem Durchmesser. Zunächst einmal skaliert die Fläche einer Linse mit dem Quadrat ihres Durchmessers – aber zusätzlich kann auch die Dicke der Linse abnehmen, sodass sie sich tatsächlich einem kubischen Verhältnis nähert. Eine Verringerung der Sensorgröße führt also zu einer noch größeren Verringerung des Kameragewichts.

• Beim Vergleich von DSLR und spiegellosen Kameras haben Sie jedoch den zusätzlichen Vorteil, dass Sie keine hochklappbare Spiegelbaugruppe zwischen Objektiv und Sensor benötigen, was bedeutet, dass die Objektive näher am Sensor montiert werden können. Dadurch können Weitwinkel- und Zoomobjektive für gleichwertige Spezifikationen kleiner und einfacher gemacht werden.

  Um technischer zu werden, müssen Weitwinkelobjektive oder Zoomobjektive mit Weitwinkelende ein Retrofokussierungsdesign verwenden, wenn der Abstand vom Objektiv zum Sensor zu groß ist, wodurch zusätzliche Linsenelemente hinzugefügt werden, die Masse und hinzufügen Gewicht. Spiegellose Kameras können dies vermeiden, da sie das Objektiv näher am Sensor lassen.

Ich dachte, es könnte interessant sein, einige der Möglichkeiten aufzulisten, warum die Dinge nicht gleich sein könnten (dh was im Allgemeinen ein Objektiv größer machen würde – selbst wenn es für eine Kamera mit der gleichen Sensorgröße wäre).

Betrachten Sie ein ziemlich einfaches Objektiv – eines für eine alte Fachkamera. Das Objektiv selbst kann physisch klein sein, selbst wenn es eine Brennweite zwischen 150 mm und 210 mm hat. Es hat keine automatische Blende, keine ausgefallene Halterung, keinen Fokussiermechanismus usw.

Fügen Sie jetzt einen einfachen spiralförmigen Fokussiermechanismus, einen automatischen Blendenmechanismus (stoppt bis zur Aufnahmeblende vor der Aufnahme eines Bildes), eine Halterung mit großem Durchmesser (mit mechanischen Mitteln zur Übermittlung der Blendeneinstellungen), einen uneinfachen Fokussiermechanismus (die Notwendigkeit, verschiedene Linsenelemente mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu bewegen) hinzu beim Fokussieren), elektronische Kontakte zur Kommunikation zwischen Kamera und Objektiv (manchmal zusätzlich zu bestehenden mechanischen Verbindungen), Autofokusmotoren und Elektronik. Andere Faktoren können Dinge wie der Wunsch des Herstellers des Objektivs sein, eine gemeinsame Filtergröße für mehrere Objektive zuzulassen (was sich auf die Tubusgröße auswirken würde).

All dies ist der Grund, warum ein Leica 50-mm-1,4-Objektiv möglicherweise etwas kleiner und leichter ist als ein Nikon-50-mm-1,4-Objektiv, selbst wenn beide für die gleiche Sensorgröße ausgelegt sind.