Bagaimana iPhone 5S dapat memiliki aperture sebesar itu? f / 2.2?

18

Saya berpikir bahwa untuk memiliki aperture besar seperti f / 2.2, sejumlah besar cahaya harus dapat masuk ke sensor dan untuk melakukannya, diperlukan lensa besar.

Bagaimana mungkin di iPhone 5S, yang memiliki lensa kamera sekecil itu, aperture bisa sangat lebar?

lens aperture camera-basics iphone cameraphones Steve
sumber
1
Sebagai tambahan, Lumia 720 memiliki aperture f / 1.9 :)
akid
@id yang tidak berarti itu lebih baik :)
Steve
2
Benar! Hanya perlu dicatat bahwa lensa dengan lubang yang lebih lebar dapat diletakkan di ponsel.
akid

Jawaban:

36

Pertama iPhone 5 lensa memiliki untuk menjadi f / 2.2, karena ukuran pixel kecil, efek difraksi yang mulai merayap di di f / 11 pada DSLR, mulai merayap di di f / 1,45 pada 5.6mm sebuah (diagonal ) sensor!

Saya berpikir bahwa untuk memiliki aperture besar seperti f / 2.2 sejumlah besar cahaya harus dapat masuk ke sensor dan untuk melakukannya, lensa besar diperlukan.

Angka f / 2.2 sebenarnya berarti sejumlah besar cahaya per satuan luas . Mengingat sensor kecil di iPhone 5, ini berarti masih ada sejumlah kecil keseluruhan cahaya yang ditransmisikan oleh lensa.

Lensa f / 2.2 memiliki murid masuk (ukuran jelas dari apertur ketika melihat melalui tengah lensa) yang diameternya sama dengan panjang fokus dibagi 2,2

Panjang fokus lensa iPhone adalah 4.1mm sehingga murid masuk adalah 1.86mm, yang tidak sulit dicapai dalam paket kecil. Bandingkan ini dengan lensa 35mm f / 2.0 untuk DSLR, yang memiliki murid masuk dengan diameter 17,5mm!

Aside # 1: diameter murid masuk

Dari penjelasan di atas akan terlihat bahwa ultra-lebar dengan focal length 8mm dan f-stops 4.0 untuk sensor kamera berukuran APS-C besar harus memiliki ukuran yang sama dengan lensa iPhone karena lensa masuknya hampir tidak lebih besar . Namun lensa ini banyak, berkali-kali lebih besar. Untuk menjelaskan mengapa kita perlu sedikit lebih jauh ke dalam desain lensa.

Agar lebih tepat saya menggunakan istilah "murid masuk", bukannya "bukaan fisik" (lubang di tong lensa di mana iris berada). Faktor penting untuk kinerja lensa bukanlah seberapa besar bukaan, tetapi seberapa besar tampaknya dari dunia luar. Lensa Canon 600mm f / 4 memiliki lensa masuk dengan lebar 150mm! Namun aperture itu sendiri terletak di tengah lensa di mana jelas tidak ada ruang untuk pembukaan 150mm.

Jadi Anda dapat membaca dari sini bahwa lensa masuk murid yang besar tidak harus secara fisik besar, namun agar aperture tampak selebar 150mm, bukaan di bagian depan lensa harus setidaknya 150mm. Dan jika Anda melihat Canon 600mm f / 4 jelas ini adalah kasus dengan elemen depan seukuran piring makan!

Ukuran murid masuk dan diameter elemen depan berkorelasi sangat baik untuk jarak fokus yang lebih panjang, tetapi ketika Anda masuk ke ultrawides, korespondensi berhenti. Lensa 8mm f / 4.0 kami harus memiliki elemen depan yang mungil. Jawabannya adalah agar sebuah lensa menjadi f / 4.0 lubang fisik pada lensa, yang tampak selebar 2mm, harus terlihat dari seluruh bidang pandang, yang cukup besar; karenanya elemen depan bulat besar.

Karena sensor yang lebih kecil, lensa iPhone memiliki bidang pandang yang jauh lebih kecil dibandingkan dengan panjang fokusnya, maka rentang sudut bukaan fisik harus terlihat jauh berkurang, memungkinkan elemen depan (dan dengan demikian ukuran lensa). secara keseluruhan) menjadi jauh lebih kecil daripada lensa APS-C.

Aside # 2: desain lensa kamera ponsel

Memiliki f-number kecil seperti f / 2.2 tidak hanya dikaitkan dengan lensa besar tetapi juga lensa mahal. Sementara lensa f / 2 muncul pada beberapa compacts, mereka cenderung menjadi model kelas atas. Jadi pertanyaan yang jelas adalah bagaimana kamera iPhone mencapai lubang yang relatif besar dengan harga yang ekonomis untuk dimasukkan dalam ponsel pintar.

Jawaban untuk pertanyaan ini adalah bahwa lensa terbuat dari elemen plastik asferis. Aspherical yang terbuat dari kaca sangat mahal untuk diproduksi, namun lensa iPhone sangat kecil sehingga dapat dicetak dari plastik, yang murah tetapi hanya berfungsi untuk elemen kecil karena plastik akan mengembang / berkontraksi terlalu banyak pada pemanasan saat ditingkatkan.

Nokia 808 PureView adalah contoh terbaik dari ini, menjadi lima elemen semua desain asferis, yang akan menghabiskan banyak uang untuk membuat kaca (jika mungkin dengan proses saat ini) dan dilaporkan mengalahkan Zeiss 50 f / 2 (mengambil lingkaran gambar ke akun). Lihat tautan ini untuk info lebih lanjut, termasuk bagian melintang dari gambar lensa yang menunjukkan jenis kurva yang hanya bisa diimpikan oleh perancang lensa DSLR!

http://ramrao.abajirao.com/photography/nokia-800pv-lens.html (Patah. Gunakan tautan Wayback Machine )

Matt Grum
sumber
Terima kasih atas jawabannya!! Tapi saya tidak mengerti mengapa dengan lensa 8mm kita tidak bisa melakukan seperti ponsel. Mengapa di kamera refleks lensa harus sebesar itu? Karena gambar tidak bisa pergi dari 2mm di f4 ke ukuran sensor di ruang semacam itu?
Steve
Jika demikian, mengapa lensa tidak menjadi lebih besar dari lubang 2mm ke sensor daripada dari depan ke iris?
Steve
Jika iris berada di tengah lensa, maka kita bisa memiliki lensa besar tetapi dengan diameter depan 8mm. Bukan?
Steve
@Steve - karena lensa DSLR dengan elemen kecil, jika dibangun untuk memproyeksikan gambar yang cukup besar untuk menutupi seluruh sensor, secara efektif akan memiliki aperture maksimum yang sangat kecil, f / 16 atau f / 32 atau bahkan jauh lebih kecil. Bukan itu yang kita inginkan - yang biasanya kita inginkan adalah mengumpulkan cahaya sebanyak mungkin, dan itu membutuhkan bukaan sebesar mungkin. Kalau tidak, keuntungan memiliki sensor besar cukup banyak dinegasikan.
JohannesD
@ JohnannesD bukankah bukaan akan sama? Matt Grum mengatakan lensa 8mm harus memiliki iris 2mm menjadi f4. Ini bisa dilakukan seperti di ponsel mana pun, tetapi membuat jarak dari sensor ke iris lebih besar, bukan? Mengapa?
Steve
9

Nilai F relatif terhadap panjang fokus; ukuran bukaan absolut lensa f / 2.2 adalah 1 / 2,2 kali panjang fokus lensa. Kamera ponsel memiliki sensor kecil dan dengan demikian faktor tanaman yang besar - panjang fokusnya biasanya hanya beberapa milimeter. Bahkan dengan aperture relatif besar, ukuran absolut aperture hanya satu atau dua milimeter.

JohannesD
sumber