Pourquoi les tailles de filtre varient-elles pour des objectifs de même distance focale?

J'ai un objectif Nikkor 18-55 kit qui a un filtre de 52 mm , et récemment je cherchais que l'objectif 17-55 a un filtre de 77 mm .

Est-ce parce que ce dernier est un objectif de meilleure qualité? Je suppose qu'un cercle plus grand laisse entrer plus de lumière.

Ou parce qu'il a une ouverture maximale plus grande (F / 2,8 pour le 17-55 vs F / 3,5 pour le kit objectif)?

Ou autre chose?

Comme Nick l'a mentionné, il y a deux raisons pour lesquelles un objectif peut avoir besoin d'un grand diamètre de filtre:

1. Votre élément avant doit être au moins aussi grand que votre taille d'ouverture apparente.
2. Si votre objectif a un large champ de vision, vous aurez peut-être besoin d'un grand élément avant pour éviter le vignettage.

Dans le cas particulier du 17-55, je pense qu'il s'agit davantage de ce dernier que du premier - l'ouverture sur un 55 mm f / 2,8 est de 19,6 mm; beaucoup plus petit que la taille de filtre de 77 mm de l'objectif. Même l'ancien Nikkor 55 mm f / 1,2 AI avait un anneau de filtre de 52 mm .

Pour preuve visuelle, voici l'objectif à 55 mm, f / 2,8:

Comme nous pouvons le voir, l'ouverture apparente est beaucoup plus petite que l'élément avant, même à f / 2,8.

Si nous regardons un angle à 55 mm, f / 2,8:

nous voyons le bord du cercle d'image avant le bord de l'élément avant.

Vu 17 mm,

encore une fois, l'ouverture est beaucoup plus petite que l'élément avant.

Cependant, cette fois, si nous inclinons l'objectif,

nous pouvons toujours voir à travers la lentille à un angle suffisamment extrême pour que notre ouverture apparaisse adjacente au bord de l'élément avant. Je suis assez certain que le grand angle, en combinaison avec la longue longueur physique de l'objectif, est la raison pour laquelle cet objectif a besoin d'une taille de filtre aussi grande.

Il existe une combinaison de facteurs affectant la taille du filetage du filtre. L'ouverture en est certainement une et est le facteur le plus probable dans les deux objectifs auxquels vous faites référence. Cependant, la distance focale peut également affecter la taille du filtre; un objectif à angle plus large aurait besoin d'un élément avant plus grand que, disons, un objectif de 50 mm avec la même ouverture maximale simplement en raison du champ de vision plus large. L'ouverture redevient un facteur avec les téléobjectifs car la taille physique de l'ouverture, qui est (distance focale / nombre f), augmente en proportion directe avec la distance focale.

La taille du filetage du filtre est généralement imposée par la taille de l'élément de lentille avant. Dans le cas des objectifs 50 mm, il existe généralement des objectifs à ouverture f / 2,8 ou f / 2,5, f / 1,8 ou f / 1,7, f / 1,4 et f / 1,2. Pour une distance focale donnée, pour obtenir une plus grande quantité de lumière maximale, le corps de l'objectif doit être élargi pour accueillir une ouverture maximale plus grande, et l'élément de l'objectif avant doit être agrandi pour recueillir plus de lumière. Cela peut ne pas sembler beaucoup, mais la différence de lumière entre f / 1.4 et f / 1.2 est assez importante, et la logistique pour obtenir autant de lumière dans un objectif 50 mm sans perdre en qualité est plutôt complexe.

Dans le cas des deux objectifs que vous avez énumérés, l'un a une ouverture constante, tandis que l'autre a une ouverture variable. La différence entre f / 2,8 et f / 3,5 n'est pas si importante. Le 18-55 a une ouverture maximale de f / 5,6 à 55 mm, tandis que le 17-55 a une ouverture maximale de f / 2,8 à 55 mm. C'est une différence significative, car 55 / 5,6 = 9,8 mm d'ouverture physique tandis que 55 / 2,8 = 19,6 mm d'ouverture physique, environ le double de la taille. C'est pourquoi l'objectif f / 2,8 nécessite un élément d'objectif avant plus grand, ce qui impose un filetage de filtre plus grand.

Une chose affectant la taille de l'élément avant, et donc la taille du filtre, est également la taille du capteur. Sur les capteurs dits «recadrés», le capteur lui-même est plus étroit, ce qui se traduit par des lentilles spécialement conçues pour que ces lentilles soient plus petites.

Par exemple, sur Canon Camp, les objectifs EF sont destinés aux capteurs plein format et EF-S aux capteurs de recadrage. Les objectifs EF peuvent être montés sur des appareils photo EF-S et fonctionnent parfaitement, mais comme ils prennent également en charge les capteurs plein format, leurs éléments d'objectif doivent également être plus grands.