Por que os tamanhos de filtro variam para lentes da mesma distância focal?

Eu tenho uma lente Nikkor 18-55 kit que possui um filtro de 52 mm e, recentemente, eu estava procurando que a lente 17-55 tivesse um filtro de 77 mm .

É porque o último é uma lente de melhor qualidade? Presumo que um círculo maior permita a entrada de mais luz.

Ou porque possui uma abertura máxima maior (F / 2.8 para a 17-55 vs F / 3.5 para a lente do kit)?

Ou alguma outra coisa?

Como Nick mencionou, há duas razões pelas quais uma lente pode precisar de um grande diâmetro de filtro:

1. Seu elemento frontal precisa ser pelo menos tão grande quanto o tamanho aparente da abertura.
2. Se sua lente tiver um amplo campo de visão, pode ser necessário um elemento frontal grande para evitar vinhetas.

No caso particular dos 17-55, acho que é mais do que o anterior - a abertura em uma 55mm f / 2.8 é de 19.6mm; muito menor que o tamanho do filtro de 77 mm da lente. Até a antiga Nikkor 55mm f / 1.2 AI tinha um anel de filtro de 52mm.

Para prova visual, aqui está a lente de 55 mm, f / 2.8:

Como podemos ver, a abertura aparente é muito menor que o elemento frontal, mesmo em f / 2.8.

Se olharmos para um ângulo de 55 mm, f / 2.8:

vemos a borda do círculo da imagem antes da borda do elemento frontal.

Considerando 17mm,

mais uma vez, a abertura é muito menor que o elemento frontal.

No entanto, desta vez, se inclinarmos a lente,

ainda podemos ver através da lente em um ângulo extremo o suficiente para que nossa abertura apareça adjacente à borda do elemento frontal. Estou bastante certo de que o grande angular, em combinação com o longo comprimento físico da lente, é a razão pela qual essa lente precisa de um tamanho de filtro tão grande.

Há uma combinação de fatores que afetam o tamanho da rosca do filtro. A abertura é uma delas, certamente, e é o fator mais provável nas duas lentes a que você se refere. No entanto, a distância focal também pode afetar o tamanho do filtro; uma lente de ângulo mais amplo precisaria de um elemento frontal maior do que, digamos, uma lente de 50 mm com a mesma abertura máxima, simplesmente por causa do campo de visão mais amplo. A abertura se torna um fator novamente com as lentes telefoto à medida que o tamanho físico da abertura, que é (distância focal / número f), aumenta proporcionalmente à distância focal.

O tamanho da rosca do filtro geralmente é determinado pelo tamanho do elemento da lente frontal. No caso de lentes de 50 mm, geralmente existem lentes de abertura f / 2.8 ou f / 2.5, f / 1.8 ou f / 1.7, f / 1.4 ef / 1.2. Para uma determinada distância focal, para obter uma quantidade maior de luz máxima, o corpo da lente precisa ser ampliado para acomodar uma abertura máxima maior, e o elemento da lente frontal precisa ser aumentado para reunir mais luz. Pode não parecer muito, mas a diferença de luz entre f / 1.4 ef / 1.2 é bastante, e a logística de obter tanta luz em uma lente de 50 mm sem perder qualidade é bastante complexa.

No caso das duas lentes listadas, uma tem uma abertura constante, enquanto a outra possui uma abertura variável. A diferença entre f / 2.8 ef / 3.5 não é tão significativa. A 18-55 possui uma abertura máxima de f / 5.6 em 55mm, enquanto a 17-55 possui uma abertura máxima de f / 2.8 em 55mm. Essa é uma diferença significativa, como 55 / 5,6 = abertura física de 9,8 mm, enquanto 55 / 2,8 = 19,6 mm, abertura física, aproximadamente o dobro do tamanho. É por isso que a lente f / 2.8 exige um elemento maior da lente frontal, o que determina uma rosca de filtro maior.

Uma coisa que afeta o tamanho do elemento frontal e, portanto, o tamanho do filtro também é o tamanho do sensor. Nos chamados sensores de "colheita", o próprio sensor é mais estreito, o que resulta em lentes projetadas especificamente para serem menores.

Por exemplo, no acampamento da Canon, as lentes EF são para sensores de quadro completo e EF-S para sensores de colheita. As lentes EF podem ser montadas em câmeras EF-S e funcionam perfeitamente, mas como também suportam sensores de quadro inteiro, seus elementos de lente também precisam ser maiores.