Leggevo poco fa un thread nella sezione obiettivi in cui si parla di lenti frontali in relazione alla apertura dell'obiettivo.

Dal punto di vista fisico, un obiettivo e' tanto piu' luminoso quanto piu' e' capace di catturare luce proveniente da ciascun punto del soggetto.

E' sufficiente questo per dimostrare che, a prescindere da tutto l'apparato ottico che si trova dietro la lente frontale, il valore F di apertura di un obiettivo non puo' essere inferiore al rappoto tra la lunghezza focale e il diametro della lente frontale?

Secondo me si'.

Per esempio, un 35mm f/2 dovrebbe avere una lente frontale che ha almeno 17,5mm di diametro.

può e deve esser più grande perchè è il diametro fisico del diaframma ( nel nostro caso 17,5) che di in posizione centrale dell'obbiettivo e le lenti più sono distante dal centro dell'ottica sono più grandi.


Antonio

Lasciamo stare il diaframma, facciamo finta che non c'e', dato che l'effetto del diaframma cambia a seconda della posizione assiale in cui si trova. Addirittura puo' essere posizionato in un punto in cui e' sufficiente un foro piu' piccolo dell'apertura nominale per far passare tutta la luce.

Comunque, diaframma a parte, considerando la tua risposta "puo' e deve esser piu' grande", io direi che "deve essere uguale o piu' grande" (eliminando il puo').

Ovviamente stiamo ipotizzando una condizione teorica, in cui trascuriamo l'attenuazione delle lenti.

sicuri?

link 1.

link 2

53 mm di passo filtri esterni

No, e' proprio per questo che ne voglio parlare con voi.

L'esempio che mi porti e' un 85mm con lente frontale di non piu' di 53mm con luminosita' f/1.
Secondo la mia teoria, non potrebbe avere una lente frontale piu' piccola di 85mm, quindi, se l'obiettivo esiste e non e' costruito da Pinocchio, quanto affermo sarebbe sbagliato.
Peggio del peggio, l'obiettivo che mi hai linkato e' cilindrico, quindi in nessun punto e' largo 85mm.

Questo allora significa che e' possibile costruire obiettivi luminosissimi di piccole dimensioni?

yes, man

prendilo con le molle, la fisica mi piace ma purtroppo non l'ho potuta approfondire quanto avrei voluto, quindi rimango sul generico:
la lunghezza focale di una lente è molto diversa dalla lunghezza fisica (vedi il 16-35 f4, molto più lungo di 35mm, o il 45 2.8 ai-p, in realtà lungo solo 17mm, a cui però vanno aggiunti quelli del tiraggio), prendilo come la lughezza TEORICA della lente, cioè quella che va dal piano focale (sensore) al piano in cui i raggi di luce provenienti da un certo angolo di campo riescono ad essere fatti convergere dalla lente nell'area di copertura utile posta sul piano focale.
è troppo complicato spiegare meglio il concetto, comunque immagina, per semplificare, un obiettivo a focale fissa, la lunghezza focale va dal sensore della reflex ad un certo punto della lunghezza dell'obiettivo (poi ci sono i retrofocus, cioè obiettivi grandangolari con lunghezze focali vicine o addirittura inferiori al tiraggio, ma è un'altra storia ancora);
torniamo a noi: abbiamo detto della lunghezza focale, ora va detta qualcosa sul diaframma: principalmente può essere posto davanti o dietro il piano dove passa la lunghezza focale; comunque il suo diametro è un numero fisso e più semplice da capire;

per quanto riguarda infine la luminosità, almeno da quel poco che so, i primi esperimenti per aumentare la luminosità delle ottiche fisse li ha fatti zeiss, con un obiettivo degli anni '30 (che poi fu ripreso trent'anni dopo per iniziare il progetto del mitico zeiss planar 50 f/0,7, ordinato dalla nasa, fabbricato in 10 soli esemplari, di cui 3 impiegati dall'immortale stanley kubrick nel mitico Barry Lindon... ma questa è un altra storia ancora, se cerchi nel sito di marco cavina c'è tutta la storia completa) (ca..o sto divagando troppo oggi, scusa); dicevo: lunghezza focale, diaframma (ah sì gli esperimenti di zeiss) ora praticamente immagina un teleconverter al contrario: il teleconverter è un gruppo divergente che stira l'immagine, lasciandoti sul sensore un campo inquadrato minore (il resto è fuori dal sensore); se metti un gruppo convergente hai un effetto opposto, con l'immagine che viene rimpicciolita; ora ricorderai pure che i teleconverter danno una riduzione di luminosità, in quanto se aumenti (in gran parte fittiziamente) la focale ed il diaframma rimane lo stesso, la luminosità scende; ovviamente i gruppi divergenti danno l'effetto opposto, diminuiscono (fittiziamente) la lunghezza focale e danno un vero aumento di luminosità (convergono la stessa luce su una superficie minore);

dove voglio arrivare alla fine: su lenti reali, la luminosità è data dalla lunghezza focale effettiva (cioè dal piano in cui tutti i raggi convergono sul piano focale), dal diametro massimo del diaframma e dagli artifizi creati per aumentare la luminosità;
il famoso 300 f2 ha una lentona frontale di 160mm, quindi niente artifizi (te lo immagini un gruppo convergente su un tele???);
il citato 85 f1 è un obiettivo da riproduzione, non ha messa a fuoco, è specializzato per un rapporto di ingrandimento 1:1 per la riproduzione fedele di diapositive e negativi formato 35mm, e c'è un trucco: non è un f1, ovvero è un f1 solo con messa a fuoco su infinito, che non raggiunge, essendo usato con tiraggi prefissati per copiare negativi e diapositive (tra l'altro alla perfezione, è un simmetrico puro con distorsione al milonesimo di punto percentuale...); in realtà per il suo utilizzo, con anelli che ne aumentano il tiraggio la sua luminosotà scende almeno di 2 stop (e da qui quei 53mm di lente frontale bastano);
la meraviglia avviene ad esempio nel citato planar 50/0,7...

scusami sono un malato di mente, ma ormai ho scritto... sono stanco, buonanotte

Senza "fronzoleggiare" tanto la lunghezza focale di un obiettivo è la distanza che c'è tra il piano focale ed il centro ottico dell'obiettivo quando sul piano focale risulta a fuoco un soggetto posto all'infinito, quindi direi che gli "artifizi" non c'entrano con il calcolo della luminosità di un obiettivo, ma contribuiscono a ridurre l'ingombro (il 105 mm sigma in effetti è lungo solo 97,5 mm)

la luminosità dell'obiettivo è data dal rapporto fra la lunghezza focale ed il diametro del diaframma
quindi un 50 mm f/1.8 è definito tale in quanto il diaframma alla massima apertura avrà un diametro di 27,77 mm

nel caso di uno zoom ad apertura fissa su tutta l'escursione focale, prendiamo ad esempio il 70/200 f/2.8, il diaframma avrà un diametro di 25 mm alla focale di 70 mm e di 71.43 mm alla focale di 200 mm.

Ovviamente il diametro della lente frontale sarà sempre maggiore del diametro di massima apertura e quindi il rapporto fra la lunghezza focale ed il diametro della lente frontale sarà sempre inferiore al diametro del diaframma alla massima apertura.

Franco

Ecco dove e' il trucco! E' un obiettivo fatto per mettere a fuoco da vicino, quindi la lente frontale trovandosi in un punto intermedio tra il centro ottico e il soggetto, puo' essere piu' piccola della grandezza che dovrebbe avere. Questo perche', se immaginiamo lo schemino dell'obiettivo teorico (quello con una sola lente per capirci), la lente frontale in questo caso si trova in un punto in cui il cono di luce che proviene da un punto del soggetto e' piu' stretto. Se questo obiettivo fosse in grado di mettere a fuoco all'infinito, semplicemente non avrebbe luminosita' f/1.

Il planar 50 f/0.7, infatti, essendo in grado di mettere a fuoco all'infinito, ha una lente frontale grande, piu' grande di 50/0.7.

Concordo con tutto quanto hai scritto Franco.

Ho quotato solo la parte finale perche' e' la sintesi di quanto dici/diciamo.

Direi che, considerando l'importante precisazione di syd952, la tesi iniziale puo' essere modificata con una piccola aggiunta:
Il valore F di apertura di un obiettivo in grado di mettere a fuoco all'infinito, non puo' essere inferiore al rappoto tra la lunghezza focale e il diametro della lente frontale

oppure, in altre parole:
La lente frontale di un obiettivo in grado di mettere a fuoco all'infinito, non puo' avere un diametro inferiore al rapporto tra la lunghezza focale e il valore F dell'apertura

Ci siamo adesso?