Por que as lentes prime grande angular têm aberturas relativamente pequenas?

Percebi que muitas das lentes principais de grande angular (pelo menos para a Canon) têm aberturas um pouco menores do que suas contrapartes normais ou telefoto. Por exemplo, a Canon 24mm prime normal é f / 2.8 enquanto a 50mm prime é f / 1.8.

Teoricamente, deve ser possível fazer lentes de grande angular de grande abertura, pois sua abertura será muito menor que as primes com distâncias focais mais longas. Então, por que não existem lentes grande angulares com aberturas maiores? Uma abertura maior coloca limites na menor abertura que uma lente pode ter, pois isso pode afetar a profundidade de campo da fotografia de paisagem.

Em termos gerais, as lentes de abertura ampla são mais fáceis de projetar quanto maior a distância focal. O motivo pelo qual você não vê nenhuma lente de 400 mm f / 1.4 é devido a dificuldades de fabricação, por exemplo, mantendo a dispersão baixa enquanto produz elementos do tamanho necessário para essas aberturas. Vale ressaltar que a designação f / 1.4 significa que o tamanho da parada de abertura é a distância focal dividida por 1.4, que para uma 400 f / 1.4 é de 285 mm. Tecnicamente, é a imagem da parada de abertura que deve ser desse tamanho, o que significa que o elemento frontal deve ser pelo menos tão grande.

Se você olhar para a mais ampla das superteles da Canon, verá um padrão de 150 mm que parece ser o limite do que é econômico:

• 400 / 2.8 = 142mm

• 600 / 4.0 = 150 mm

• 800 / 5,6 = 142 mm

Lentes com distância focal menor que a distância de registro (cerca de 46 mm para a maioria das DSLRs) precisam incorporar o que é conhecido como design retrofocal, que é essencialmente um grupo de telefoto reversa (ou "amplo conversor") na parte traseira da lente. Quanto mais larga a lente, mais correções precisam ser executadas devido ao design retrofocal, e essas correções são mais difíceis para lentes com aberturas amplas.

Você pode ver isso se observar o design da Canon 24mm f / 2.8 e 50mm f / 1.8:

Canon 24mm f / 2.8

50mm f / 1.8

A razão pela qual a 50mm oferece uma relação preço / desempenho tão boa quando se trata de abertura é que, para as câmeras de 35mm, ela fica no ponto ideal onde a distância focal é longa o suficiente para permitir um design não retrofocal mais simples, mas não muito tempo para peças grandes de o vidro deve ser usado para obter um bom número f /.

As modernas lentes grande angulares são, na verdade, tele-fotos reversas. Portanto, há muito vidro, mesmo que a distância focal seja menor. Além disso, a quantidade de vidro necessária para corrigir as aberrações é maior do que em uma lente com distância focal normal.

A Canon possui lentes de 28mm f / 2.8 e 28mm f / 1.8. De acordo com esta tabela (PDF), o f / 2.8 é uma construção de lente de 5 grupos 5, enquanto que f / 1.8 é uma construção de lente de 9 grupos 10. Então, você quase dobrou o número de elementos de vidro ao abrir um pouco mais de uma parada, e 28 mm não é muito grande angular.

A abertura ampla não afeta a abertura menor. Pode haver um problema mecânico, pois você não obterá um f / 32 muito preciso em uma grande angular de largura, devido ao formato das lâminas da abertura.

Além disso, embora uma abertura menor aumente a profundidade de campo aparente, você perderá a nitidez devido à difração. Pesquise neste site esse tópico para obter mais informações!

Porque não é assim tão fácil!

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