Re: [閒聊] 有關大三元

[Furch (呼嚕嚕)]

※ 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
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=鏡頭所需最小口徑

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

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

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
→ Furch:樓上專業XD
推 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
推 cory8249:專業推
→ bennylie:理論,但端看恆定光圈的價位,體積,重量,都>非恆定來推測.
→ 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)
推 atropos:基本上同意你的看法，拿掉光圈真的意義不大
→ 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
感謝指正:)
推 Hinoki:推薦這篇文章
推 diamondX:專業有推
推 bluenight915:好文推上天
推 waterspinach:長知識推~~
推 carl3104:推 也拆過鏡頭 套筒機構真的佔了絕大部分鏡頭空間
推 RF91:長知識~
推 rjhowmanyo:有點專業:-)
推 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
推 user1120:推！
推 sqr:Tamron 150-600 F5-6.3  600/6.3=95.238  口徑只有95mm...@@
推 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
→ donatello:18-200 F3.5-5.6 用200mmF5.6時的孔徑 18mm的F值是0.5
推 attdave:哇 這篇好棒
→ ds1441:我知道你想秀這些的苦心，但已省體積重量為主還是很多做法
→ ds1441:18-55也是什麼都有阿，不是嗎，它好像沒有被你講得這麼重
推 shisa:打了七頁被說想秀www 原PO辛苦了!
推 richang:專業
推 IloveBlack2:拿1855出來的意義是.....
推 a543838538:太專業了！！！
→ PlayStation3:超專業
也不是這麼說啦..Kit鏡的確是一個很好的例子，
近年來Kit鏡的確是往特殊的方向來精簡體積，
主要是在收納時，縮減各鏡組之間的空間，達到較小的收納體積。

具體的例子有：
Nikon 18-55二代新Kit、
Sony E 16-50PZ（Nex 新Kit）
Panasonic 12-32（GM1 Kit）
都是在收納時妥善縮減了鏡組間的空間，
在拍攝時才伸展為工作長度。

不過這篇原本討論的不是三元鏡嗎XD？
若以Kit鏡縮減體積的想法來看各大廠的大小三元，
觀察鏡頭剖面圖就可以看出Kit鏡和三元鏡的不同之處，
三元鏡動輒10枚以上的鏡片和鏡組，實在很難騰出什麼伸縮空間，
反觀Kit結構簡單，內部空空…  這之間的差異，
固然光學設計是主因，但成本考量、對焦設計，也造就了兩者的不同之處。
※ 編輯: Furch (60.251.72.67), 04/02/2014 17:27:02
推 canandmap:推專業解說!
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推 ohlong:快推文 不然人家會知道我看不懂