Bestimmt die Sensorgröße die Objektivgröße, wenn alle anderen Dinge gleich sind?

Hintergrund

Ich denke über einen Wechsel von DSLR zu spiegellos nach und habe die Micro Four Thirds (M43 / MFT) und Sonys neues Alpha 7 (A7) untersucht. Während Sony nicht viele Objektive für dieses neue System herausgebracht hat, sagen viele, dass die Objektive viel größer und schwerer sein werden, da der Sensor größer als MFT ist, obwohl Sony die gleiche Größe wie beliebte MFT-Kameras (Olympus OM-D E) hat -M1). Die Größe und das Gewicht des Objektivs sind mir wichtig, da ich ungefähr APS-C-Qualität oder besser in einem viel tragbareren System haben möchte.

Frage

Wie gehen die Leute davon aus, dass der Vollbildsensor der Sony A7 größere, schwerere Objektive mit MFT-Versionen gleichsetzen wird? Bezieht sich dies auf Breite, Länge oder beides? Wäre es Sony möglich, eventuell kleinere Objektive ähnlich dem Olympus MFT-System herauszubringen, ohne den Vollbildsensor zu beschneiden?

Alle anderen Dinge sind gleich, ja.

Es gibt zwei Hauptgründe, warum dies so ist.

• Um die gleiche Feldstärke des Lichts über einen größeren Bereich aufrechtzuerhalten, muss eine Linse, die mit einem größeren Sensor verwendet wird, mehr Gesamtlicht sammeln können als eine Linse, die mit einem kleineren Sensor verwendet wird. Dies bedeutet eine größere Eintrittspupille , die normalerweise ein größeres Frontelement erfordert.

• Je größer der Sensor ist, desto länger muss die Brennweite eines Objektivs sein, um das gleiche Sichtfeld (FoV) zu erzielen , und desto größer muss ein 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 sich in der befindet Beginn des Telebereichs für eine 35-mm-Kamera, 75-80 mm. Bei einer 35-mm-Kamera gilt ein 50-mm-Objektiv als normal, weil die Brennweite sehr nahe an der Registrierungsentfernung der Kamera liegt und weil diese Brennweite ungefähr gleich der diagonalen Messung der Ebene ist, die das Bild aufzeichnet. Eine Mittelformatkamera liefert einen FoV mit einem 50-mm-Objektiv, was ungefähr einem 32-mm-Objektiv in Kombination mit einer 35-mm-Kamera entspricht. Bei einer 4X5-Großformatkamera ergibt ein 50-mm-Objektiv einen FoV, der ungefähr einem 13-mm-Objektiv einer 35-mm-Kamera entspricht.
  a) Insbesondere bei längeren Brennweiten ist die Physik schwer zu überwinden. Obwohl die strenge technische Definition eines Teleobjektivs so ausgelegt ist, dass der Abstand von der Bildebene zur Vorderseite des Objektivs kürzer als die Brennweite des Objektivs ist, kann man nur so viel tun, um die Größe zu verringern eines Objektivs mit langer Brennweite. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Kosten für die Herstellung eines solchen Objektivs berücksichtigt werden.
  b) So wie ein 50-mm-Objektiv, das bei 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 für kleinere Sensoren kleinere Lichtkreise projizieren. Dadurch können die Linsen einen kleineren Durchmesser haben. Außerdem können sie mit weniger Mengen einiger der teuersten Materialien hergestellt werden, die in einer Linse verwendet werden: dem Korrektorelement auf der Rückseite der vorderen Gruppe.

Ein 50-mm-Objektiv, das für einen kleinen Kompakt entwickelt wurde, kann 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 Sensoren mit einer Größe von Micro Four-Thirds wird nur ein 100-mm-Objektiv benötigt, das einen Lichtkreis von etwas mehr als 22 mm wirft, um den gleichen FoV zu erzielen wie ein 200-mm-Objektiv, das einen Lichtkreis mit einem Durchmesser von mindestens 44 mm auf einer Vollbildkamera wirft. Eine APS-C-Kamera benötigt ein 125-133-mm-Objektiv mit einem 27-29-mm-Lichtkreis, je nachdem, ob es sich um eine Canon APS-C oder eine Nikon / Pentax / Samsung / Sony handelt.

Die Größe einer Linse wird von der Komplexität des Designs und der Lichtmenge bestimmt, die durch sie hindurchtreten muss. Bei einer bestimmten Brennweite mit einem beschnittenen Sensor kann die Informationsmenge, die zur Erzeugung des Bildkreises in das Objektiv eingegeben werden muss, viel kleiner sein, da nicht der gesamte Vollbildbildkreis ausgefüllt werden muss. Wenn Sie nur 60% des Sensorraums verwenden, benötigen Sie nur 60% des Bildkreises und nur etwa 46% des Linsenglases.

Aus diesem Grund kann ein Point and Shoot ein Objektiv haben, das einem 19-mm- bis 450-mm-Objektiv mit einer relativ schnellen Blende entspricht und nur ein oder zwei Zoll einnimmt, wenn die DSLR-Vollbildversion einen Fuß übersteigt und größer ist um als der Punkt und schießen Kameragehäuse ist. Es muss nur in der Lage sein, einen sehr dünnen Schnitt in der Mitte des Bildkreises aufzulösen, den das Vollbildobjektiv auflösen müsste. Dies 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 die diffraktive Optik, die die Größe etwas reduzieren könnten, aber die Komplexität und die Kosten im Austausch für die Größe 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 die Kosten wert sind, wenn Sie nach dem suchen beste Qualität, die Sie bekommen können.

Bestimmt die Sensorgröße die Objektivgröße, wenn alle anderen Dinge gleich sind?

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

In diesem Fall liegt der Unterschied nicht nur in der Sensorgröße, sondern auch im Fehlen eines Klappspiegels, was sich erheblich auf das Objektivdesign und die Größe der Objektive auswirkt.

Insbesondere das Fehlen eines Klappspiegels bedeutet, dass das Objektiv viel näher am Sensor montiert werden kann, und dies allein bedeutet, dass einige Objektive, insbesondere Zooms oder Weitwinkelobjektive, viel kleiner und einfacher gemacht werden können.

Ihre Frage hat also einige verschiedene Aspekte.

• Wenn alle anderen gleich wären, 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 verwalten immer noch den gleichen Blickwinkel und die gleichen Blendenzahlen wie etwa 1: 2,2, aber ihre Objektivbaugruppen sind viel kleiner.

  Alles lässt sich gut verkleinern. Angenommen, Sie haben ein 50-mm-Objektiv mit einer Blende von af / 2,0 auf einer Vollbild-DSLR. Wenn Sie die Sensorabmessungen halbieren, erhalten Sie mit einem Objektiv mit 25 mm Brennweite und dem halben Objektivdurchmesser genau die gleiche Blendenzahl und den gleichen Blickwinkel. Die Blendenzahl ist bereits relativ zur Brennweite, sodass eine Blende von 2,0 bei 50 mm bereits doppelt so groß ist wie der Durchmesser von af / 2,0 bei 25 mm. So wird alles gleichermaßen kleiner als erwartet.

  Aufgrund der Physik skaliert das Gewicht der Linse tatsächlich exponentiell mit dem Durchmesser. Zunächst wird die Fläche einer Linse mit dem Quadrat ihres Durchmessers skaliert - aber zusätzlich kann auch die Dicke der Linse abnehmen, sodass sie sich tatsächlich einer kubischen Beziehung nähert. Eine Verringerung der Sensorgröße führt also zu einer noch stärkeren Verringerung des Kameragewichts.

• Beim Vergleich von DSLR und spiegelloser Kamera erhalten Sie jedoch den zusätzlichen Vorteil, dass Sie keine hochklappbare Spiegelbaugruppe zwischen Objektiv und Sensor benötigen, sodass 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 Volumen und Volumen hinzufügen Gewicht. Spiegellose Kameras können dies vermeiden, da das Objektiv näher am Sensor liegt.

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

Stellen Sie sich ein ziemlich einfaches Objektiv vor - eines für eine alte Kamera. 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 nun einen einfachen Helikoid-Fokussierungsmechanismus, einen automatischen Blendenmechanismus (stoppt bis zur Aufnahmeblende, bevor Sie ein Bild aufnehmen), eine Halterung mit großem Durchmesser (mit mechanischen Mitteln zur Übermittlung der Blendeneinstellungen) und einen einfachen Fokussierungsmechanismus (die Notwendigkeit, verschiedene Linsenelemente mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu bewegen) hinzu während des Fokussierens), elektronische Kontakte zur Kommunikation zwischen Kamera und Objektiv (manchmal zusätzlich zu vorhandenen mechanischen Verbindungen), Autofokusmotoren und Elektronik. Andere Faktoren können Dinge wie den Wunsch des Herstellers des Objektivs umfassen, eine gemeinsame Filtergröße über mehrere Objektive hinweg zu ermöglichen (was die Zylindergröße beeinflussen würde).

All dies ist der Grund, warum ein Leica 50mm 1.4-Objektiv möglicherweise etwas kleiner und leichter als ein Nikon 50mm 1.4-Objektiv ist, selbst wenn beide für Sensoren gleicher Größe ausgelegt sind.