Warum haben Linsen unterschiedliche Durchmesser?

Der Durchmesser einer Linse ist mindestens so groß wie der Durchmesser des größten Elements (fast immer das vordere Element, aber nicht unbedingt). Der Objektivtubus, die Blendenhalterungen usw. tragen etwas zu diesem Durchmesser bei, sind aber normalerweise nicht der entscheidende Faktor.

Der Durchmesser des Frontelements muss so groß sein, dass die Eintrittspupille über das gesamte Sichtfeld sichtbar ist.

Die Eintrittspupille ist das Bild der Blende (ein Loch in der Mitte der Linse), wenn man von vorne in die Linse schaut (wobei die verzerrenden Eigenschaften des Glases vor der Blende berücksichtigt werden).

Wenn das vordere Element nicht groß genug ist, um die gesamte Eintrittspupille zu sehen, muss das Licht blockiert und die Blende des Objektivs dadurch reduziert werden.

Sie können diesen Effekt in der Praxis sehen, wenn Sie sich reale Objektivgrößen ansehen. Die Größe der Eintrittspupille ergibt sich aus der Brennweite dividiert durch die Blendenzahl. Nimm ein 600 f/4 Objektiv. Es hat eine Eintrittspupille der Größe 600 / 4 = 150 mm. Das Datenblatt für das Canon 600 f / 4L-Objektiv gibt an, dass der maximale Objektivdurchmesser 168 mm beträgt (dies schließt den Objektivtubus und die Gegenlichtblende ein, ich konnte keine Zahlen für die tatsächliche Größe finden von das vordere Element, aber es ist ungefähr richtig).

Ein 135 f/2 Objektiv hat eine Eintrittspupille von 67,5 mm, das Canon 135 f/2.0L hat einen Filterdurchmesser (ebenfalls etwas größer als das Frontelement) von 72 mm. Alles gut. Aber schauen Sie sich jetzt ein 14-mm-1: 2,8-Objektiv mit einer Eintrittspupille von nur 5 mm an, der Durchmesser wird jedoch mit 77 mm angegeben, ein großer Unterschied.

Hier ist der gesamte Sichtfeldteil der obigen Definition wichtig. Es ist nicht gut genug, um die Eintrittspupille von vorne, aber nicht von der Seite sehen zu können, was zu einem Lichtabfall über den Rahmen führen würde. Stellen Sie sich vor, Sie blicken durch ein Abflussrohr, bei frontaler Betrachtung können Sie direkt hindurchsehen, aber bei schräger Betrachtung wird das Licht am anderen Ende schnell blockiert. Ein aufgeweitetes Abflussrohr, bei dem ein Ende viel größer als das andere ist, würde nicht unter diesem Problem leiden.

Ein Teleobjektiv hat ein sehr enges Sichtfeld, so ziemlich alles in der Aufnahme wird den Objektivkopf sehen, daher muss das vordere Element nur geringfügig größer als die Eintrittspupille sein, daher die gute Korrelation mit den oben angegebenen Größen. Ein Weitwinkelobjektiv kann Objekte zur Seite abbilden, und daher ist der Ansatz des "aufgeweiteten Abflussrohrs" erforderlich, was ein viel größeres Frontelement und eine Linse mit größerem Durchmesser erfordert.

TL;DR Bei Teleobjektiven wird der Objektivdurchmesser durch die Größe der Eintrittspupille (Brennweite/Blendenzahl) bestimmt, bei Weitwinkelobjektiven mehr oder weniger durch das Sehfeld (obwohl Größe und Position der Eintrittspupille eine Rolle spielen Teil).