Hay un poco más de una sola pregunta en su consulta. Centrándose en el primero:
Obviamente ... [la] Nikon Coolpix P900 ... no varía de 24 mm a 2 metros de longitud física real, pero ¿qué tipo de sistemas ópticos utilizan los fabricantes para llevar el zoom óptico a niveles tan altos (83x)?
En primer lugar, no confunda las distancias focales equivalentes de 35 mm (24 mm a 2000 mm) con las distancias focales reales de la lente del P900, que oscila entre 4,3 mm y 357 mm. Para más información sobre esto, vea la pregunta relacionada, ¿Qué es el factor de cultivo y cómo se relaciona con la distancia focal?
Aún así, tiene razón, obviamente, la longitud física de la lente del P900 no es tan corta como 4.3 mm, ni tan larga como 357 mm. Entonces, debemos abordar la pregunta fundamental, ¿qué es la distancia focal ?
Si pudiera reemplazar la distancia focal de gran angular del P900 con un cristal simétrico de lente única (como una lupa) con el mismo aumento que el extremo ancho del P900, los rayos de luz paralelos que ingresen a ese lente de elemento único se enfocarían en un punto de 4.3 mm , casi un sexto de pulgada, más allá de la lente. Eso es lo que significa la distancia focal .
La lente real del P900 no es tan corta. Todas las lentes del mundo real tienen múltiples elementos ópticos. Estos elementos trabajan juntos para doblar y "desdoblar" (divergir) los rayos de luz varias veces. El punto de estos elementos múltiples (y grupos de elementos) son:
- para permitir que la lente se enfoque, en lugar de mover todo el conjunto de la lente hacia adentro o hacia afuera para enfocar (estos elementos comprenden los grupos de enfoque);
- para permitir que la lente haga zoom, es decir, cambiar la distancia focal;
- para controlar aberraciones como la aberración cromática (que es una consecuencia natural de la luz que se dobla a través de materiales con diferentes propiedades de refracción).
Por lo tanto, los diseñadores de lentes agregan muchos elementos para hacer que la lente sea más útil que un rango limitado de condiciones de operación. Eso agrega longitud al ensamblaje de la lente, pero en el caso de las lentes gran angular, es ópticamente "equivalente" (usando esa palabra libremente) a una lente simple de un solo elemento con una distancia focal más corta que la longitud física de la lente del mundo real.
Del mismo modo, en el otro extremo del rango de zoom del P900, a una distancia focal de 357 mm, el objetivo tiene menos de 357 mm de longitud. Esto se debe a que la lente tiene un grupo de teleobjetivo , un grupo de elementos que permiten que una lente sea físicamente más corta que su lente delgada: la distancia focal equivalente lo indicaría. Vea también, ¿Cuál es la diferencia entre un teleobjetivo y un zoom?
Ahora, en cuanto a cómo obtienen específicamente rangos de zoom tan altos como 83x (o incluso más, como el zoom de 125x en el recientemente anunciado P1000 de Nikon ), bueno ... ciencia. Magia. ¿Un poco de ambos?
Estas cámaras híbridas de alto zoom son relativamente baratas en comparación con los super teleobjetivos DSLR normales, por lo que no parece que utilicen los mismos elementos ópticos caros. Se las arreglan para empacar 83x en 20 cm más o menos, mientras que las mejores lentes DSLR de 600 mm son aproximadamente dos veces más largas para aproximadamente 12x, así que me pregunto cómo lo hacen, cuánta luz se pierde en el proceso, etc.
Con respecto a la comparación de la cantidad de zoom frente a la longitud de la lente, recuerde comparar like vs. like. En este caso, la ley del cubo cuadrado (Wikipedia) entra en juego: como un objeto se escala en tamaño por un factor S , su área de superficie se escala en S ², y su volumen se escala en S ³.
El P900 tiene un factor de recorte de 5.6, lo que significa que el factor de escala lineal entre cámaras como el P900 con un sensor de 1 / 2.3 "y cámaras de fotograma completo de 35 mm es S = 5.6 (de P900 a 35 mm FF). Entonces, para crear un" equivalente " sistemas ópticos (en lo que respecta a la geometría de la óptica), la lente 83x tipo P900 ampliada, pero hecha para un cuerpo FF de 35 mm, podría:
- tener aproximadamente un diámetro 5,6 veces mayor, y
¡pesa aproximadamente 5.6³ = 175 veces el peso de la lente P900! 1
Nota 1: La lente probablemente no pesaría tanto; Una escala S ³ simple implica que todos los componentes, incluidos los motores de enfoque, los tubos de lente, las hélices de enfoque y los controles, etc., escalan el espesor de sus paredes 5,6 veces. Eso no es necesario, habría mucho peso para afeitarse. Pero, desde el punto de vista óptico (sin cambiar la fórmula óptica), el peso del vidrio aumentaría en S ³.
Y tenga en cuenta que incluso la longitud de la lente de ~ 20 cm aumenta en S hasta unos 112 cm, es decir, más de un metro de largo.
Ni siquiera quiero saber cómo se escalaría el costo, pero 175 veces el costo de $ 1000 del nuevo P1000 en realidad no estaría totalmente fuera de lugar para una bestia tan monstruosamente monstruosa si fuera por cuerpos de fotograma completo de 35 mm.
Después de eso, ha habido varias lentes diferentes, únicas en su tipo, que fueron a precios astronómicos, pero no seamos ridículos (!).
Por lo tanto, hay obvios beneficios de costos no lineales para reducir la escala. Pero dado que el P900 y el P1000 no están dirigidos al mercado profesional o prosumidor de gama alta, pueden tomar decisiones adicionales de ahorro de costos, tales como:
- utilizando vidrio óptico de menor calidad en algunos de los elementos de la lente;
- reducir el número de recubrimientos ópticos (como baja dispersión y antirreflectante);
- eliminar el sellado del clima;
- proporcionar menos cobertura de garantía;
- y todos los demás sospechosos habituales cuando las empresas participan en la segmentación del mercado.
