メーカーはハイブリッドカメラでどのように高い（83倍）ズームレベルに到達するのですか？

明らかに、市場で最大のハイブリッドズーム（Nikon Coolpix P900と思う）は実際の物理的な長さは24 mmから2メートルの範囲ではありませんが、メーカーは光学ズームをこのような高い（83x）レベルにするためにどのような光学システムを使用していますか？

これらの高ズームハイブリッドカメラは、通常のDSLR超望遠レンズに比べて比較的安価であるため、同じ高価な光学素子をまったく使用していないようです。彼らは83xを20cmほどに詰めることができますが、最高の600mm DSLRレンズは約12xで約2倍長いので、どうやってそれをするのか、その過程でどのくらいの光が失われるのか、などです。

P900アーティファクトに関する別のスレッドでは、83倍の「光学」ズームであると主張するものに電子処理が含まれているのではないかと考えています。

83Xという用語の使用は本当ですが、最も誤解を招くと思います。Coolpixは、83Xの光学範囲になると、驚くべき仕事をします。これは実際にはズーム範囲と呼ばれます。数学は次のとおりです。カメラのレンズのパワーは、4.3mm広角から357÷4.3 = 83である357mm望遠まで調整可能です。つまり、ズームの範囲は83倍です。 。いくつかは互いに接着され、いくつかは空域です。12個のレンズグループがあり、それぞれが間隔を空けています。ズームすると、空間距離が変化し、これによりレンズのパワーが変化します。ズームの範囲は、4.3mmの広角から357mmの望遠までです。

写真家がレンズについて議論するとき、ズーム範囲が4.3mmから357mmに及ぶという事実はほとんど理解されていません。これは、レンズの性能を定義する尺度として、はるかに大きなフィルムカメラが使用されるためです。これは、100年近くも一緒に使用されている35mmフィルムカメラです。人気があるため、これらの由緒あるカメラタイプにのみ実際に適用される用語でカメラレンズについて説明します。ただし、比較することはできます

これは次のようになります。NikonCoolpix P900は超小型カメラであるため、評価の高い35mmカメラの約18％のサイズの小型画像を作成します。35mmは実際には5.6倍大きくなります。したがって、4.3 X 5.6 = 24と357 X 5.6 = 2000を乗算します。このCoolplixは、ズーム範囲が24mm-2000mmであるかのように機能すると言えます。現在、50mmは「通常」と見なされます。短いレンズは「広角」と呼ばれます。長いレンズは望遠と呼ばれます。2000mmに相当するフルズームで50mmは「通常」なので、オブジェクトは2000÷50 = 40X大きく表示されます。言い換えれば、1000フィート離れた木の鳥は、わずか25フィート離れているかのようにイメージします。

彼らはどのように83倍になりますか？

センサーサイズ（1 / 2.3 "）、物理的長さ、開口部の損失（f / 2.8-8）。

Samsung S9 +電話は1 / 2.55 "センサーを使用し、Nikon P900およびP1000は1 / 2.3"センサーを使用します。

明らかに、市場で最大のハイブリッドズーム（Nikon Coolpix P900と思う）は実際の物理的な長さは24 mmから2メートルの範囲ではありませんが、メーカーは光学ズームをこのような高い（83x）レベルにするためにどのような光学システムを使用していますか？

レンズ焦点距離：

P900：4.3-357mm（35mmフォーマットの24-2000mmレンズに相当する画角）67mmフィルター

レンズF値：f / 2.8-6.5、レンズ構成：12グループの16要素、レンズズーム：83x

P1000：4.3-539mm（画角は35mmフォーマットの24-3000mmレンズに相当）77mmフィルター

レンズF値：f / 2.8-8、レンズ構成：12グループの17要素、レンズズーム：125x

本体付き、ズームなしの長さ：7.2インチ（181.3 mm）。完全にズームすると倍になります。

これらの高ズームハイブリッドカメラは、通常のDSLR超望遠レンズに比べて比較的安価であるため、同じ高価な光学素子をまったく使用していないようです。彼らは83xを20cmほどに詰めることができますが、最高の600mm DSLRレンズは約12xで約2倍長いので、どうやってそれをするのか、その過程でどのくらいの光が失われるのか、などです。

Nikon AF-S 200-500mm f / 5.6E ED VR、95mmフィルター。約 寸法（直径x長さ）：4.2インチx 10.5インチ。このレンズは、ズーム時の長さを倍にしたり、暗いズームや長いズームとは異なります。また、価格はU $ 1300、P1000 U $ 1000以上、またはP900 U $ 600の2倍以上です。

レンズF値：f / 5.6、レンズ構成：12グループの19要素、レンズズーム：200/35 = 5.71と500/35 = 14.29をそのまま比較したい場合。

シグマ300-800mm F5.6 HSM APO CONV EX DG D、46mmリアフィルター、約 寸法（直径x長さ）：6.2 x 21.3インチ。レンズ構成：16グループの18要素。レンズズーム：300/35 = 8.57および800/35 = 22.86そのように比較したい場合。価格8000ドル（2018年8月に利用可能）。

これらの民生用レンズとプロ用レンズの富士フイルムUA107x8.4BESMを比較してください。

富士フイルムUA107x8.4BESM 8.4-900mm および 2xエクステンダー16.8-1800mmを内蔵している場合、214xです。フットボールの試合中、1000フィート離れたカメラは5フィート未満離れているように見えます。フィルターサイズ：250mm（10インチ）以上、HT-EBCコーティングおよび安定化。8.4-340mmでf / 1.7の開口部があり、900mmで4.5に減少し、2xでf3.4-f9に低下します。

高さx幅x長さ：258x264x610mm。これはズーム時に長さを変えず、さまざまなプリセット、フォーカス、ズームオプションがあります。9.6 X 5.4ミリメートル（2/3" ）のセンサーサイズ用に設計された、それは完全なフレームに比べて4倍程度の収穫率を持っています。使用可能な唯一の U $ 198750、プラス送料。

...プロセスで失われる光の量など

デジタル一眼レフよりもブリッジカメラを選択すると、光の半分近く、かなりの画質、多くの長さと重さを失います。他の多くの考慮事項とともに。

P900アーティファクトに関する別のスレッドでは、83倍の「光学」ズームであると主張するものに電子処理が含まれているのではないかと考えています。

光学と言うと、P900とP1000は4倍のデジタルズームを備えています。

かなり単純なズームの基本的な考え方から始めましょう。たとえば、3つの要素から始めることができます。後部と拡大要素、および中央は縮小要素です。拡大要素は光線をまとめます。減少要素はそれらを広げます。

そのため、中央の要素を後部の要素で最後まで移動すると、光は前の要素を通過するため、光線が集まり始めます。かなりの方法で一緒になり続け、彼らがそれらを広げる還元要素に到達するまで-しかし、それは後部要素のすぐ近くにあるので、後部要素に到達する前にあまり拡散せず、来ます再び一緒に。そのため、基本的に、後部要素は前部要素を通過したほとんどすべてのものを取り込んで、センサーに焦点を合わせ、非常に広角のビューを提供します。

一方、中央の要素を前の要素のすぐ上に移動すると、光は前の要素を通過し、わずかに集まってから、減少する要素を通過するので、すぐに広がり始めます。後方の要素に戻る前にかなり広がっています。そのため、前の要素を通過した画像の中心のほんの一部が後の要素にぶつかり、画像のその小さな部分のみがセンサーに焦点を合わせられるため、より狭い視野が得られます。その設計では、ズーム比は前部と後部の要素間の距離によって制限されます。83xズームを実現するには、物理​​的に非常に長いレンズが必要です。

より高いズーム比を実現するために、基本的な考え方を何度も繰り返します。たとえば、これらの3つの要素のそれぞれが3つの要素のセットに置き換えられると考えてみましょう。そのため、中央のグループを前面から背面に移動するだけでなく、それぞれが提供する拡大または縮小のレベルを変更します。

オリジナルのズーム比が3：1であると仮定しましょう。各要素が3：1の比率を与える3つの要素のグループに置き換えられた場合、全体的な比率は理論的には3x3x3 = 27xのようになります。4番目の同様のグループを追加すると、約80倍の範囲（またはそれ以上）になります。

ローエンドのカメラでも十分な品質を得るには、それ以上のことをする必要があります。かなり安価なレンズでさえ、色収差、おそらく球面収差を制御するための非球面要素などを減らすために、さまざまな要素にさまざまな種類のガラスを使用します。

それにもかかわらず、すべてのズームの基本的な考え方は、ほとんどの場合、（少なくとも）1つの拡大要素と1つの縮小要素を持ち、それらを相互に移動するという非常に単純な状況です。ほとんどの場合、高いズーム比を得るということは、その基本的な考え方を何度も複製し、収差、歪みなどを少なくともある程度制御できる程度に維持することを意味します。

クエリには1つ以上の質問があります。最初のものに焦点を当てる：

明らかに... [ニコンCoolpix P900]は物理的な長さが実際の24 mmから2メートルの範囲ではありませんが、メーカーは光学ズームをこのような高い（83x）レベルにするためにどのような光学システムを使用していますか？

まず、35mm 相当の焦点距離（24mm〜2000mm）とP900のレンズの実際の焦点距離（4.3mm〜357mmの範囲）を混同しないでください。詳細については、関連する質問「クロップファクターとは何ですか？焦点距離とどのように関係しますか？」

それでも、P900のレンズの物理的な長さは4.3mmや357mmほど短くはありません。そこで、焦点距離とは何かという根本的な問題に取り組む必要がありますか？

• 焦点距離とは何ですか？それは私の写真にどのように影響しますか？
• フォーカスとズームの技術的な違いは何ですか？

P900の広角焦点距離を、P900の広角端と同じ倍率の単一の対称レンズガラス（拡大鏡のような）に置き換えることができる場合、その単一要素レンズに入射する平行光線は4.3mmの点に焦点を合わせます、レンズの6分の1インチ近く。それが焦点距離の意味です。

P900の実際のレンズはそれほど短くはありません。すべての実世界のレンズには、複数の光学要素が含まれています。これらの要素は連携して、光線を数回曲げて「曲げ解除」（発散）します。これらの複数の要素（および要素のグループ）のポイントは次のとおりです。

• レンズアセンブリ全体を内側または外側に移動して焦点を合わせるのではなく、レンズの焦点を合わせます（これらの要素はフォーカスグループを構成します）。
• レンズのズームを許可します。つまり、焦点距離を変更します。
• 色収差などの収差を制御します（これは、異なる屈折特性を持つ材料を介した光の曲げの自然な結果です）。

そのため、レンズ設計者は多くの要素を追加して、狭い範囲の動作条件よりもレンズの有用性を高めています。これはレンズアセンブリに長さを追加しますが、広角レンズの場合、実世界のレンズの物理的長さより短い焦点距離を持つ単純な単一要素レンズと光学的に「同等」です（その言葉を大まかに使用します）。

同様に、P900のズーム範囲の反対側の焦点距離357mmでは、レンズの長さは物理的に357mm未満です。これは、レンズが望遠グループを持っているためです。これは、レンズを薄いレンズよりも物理的に短くできる要素のグループであり、同等の焦点距離が要求されます。また、参照の望遠レンズとズームレンズの違いは何ですか？

さて、限りでは、どのようにしてズーム範囲を83倍（または最近発表されたNikonのP1000の 125倍ズームなど）にまで高めることができるのでしょうか。マジック。両方とも少し？

これらの高ズームハイブリッドカメラは、通常のDSLR超望遠レンズに比べて比較的安価であるため、同じ高価な光学素子をまったく使用していないようです。彼らは83xを20cmほどに詰めることができますが、最高の600mm DSLRレンズは約12xで約2倍長いので、どうやってそれをするのか、その過程でどのくらいの光が失われるのか、などです。

ズーム量とレンズの長さの比較については、「いいね」と「いいね」を比較してください。この場合、Square-cubeの法則（Wikipedia）が作用します。オブジェクトのサイズは係数Sでスケーリングされ、その表面積はS²でスケーリングされ、ボリュームはS³でスケーリングされます。

P900のクロップファクターは5.6です。これは、1 / 2.3インチセンサーを搭載したP900と35mmフルフレームカメラのようなカメラ間の線形スケールファクターがS = 5.6（P900から35mm FF）であることを意味します。光学系（光学系のジオメトリに関する限り）、35mm FFボディ用に作られたスケールアップされたP900タイプ83xレンズは次のようになります。

• 直径が約5.6倍大きい

• 重量は約5.6³= P900レンズの175倍です！¹

  注1：レンズの重さはおそらくそれほど大きくありません。単純なS³スケーリングは、フォーカシングモーター、レンズチューブ、フォーカシングヘリックスおよびコントロールなどを含むすべてのコンポーネントが、壁厚を5.6倍にスケーリングすることを意味します。それは必要ではありません、剃るには十分な重さがあります。しかし、光学的な観点から（光学式を変更することなく）、ガラスの重量はS³だけ増加します。

そして、〜20cmのレンズの長さでさえ、Sだけ約112cmに拡大することに注意してください。これは1メートル以上です。

コストがどのように拡大するかさえ知りたくありませんが、35mmのフルフレームボディの場合、新しいP1000の175倍のコストは、このような馬鹿げた怪物にとって実際には完全にはずれません。

• シグマ200〜500ミリメートルƒ/ 2.8 APO EX DG超望遠は $ 26,000人のです。2.5倍ズームの場合。真剣に。（Amazonのレビューは明らかに重大ではありませんが）
• Canon EF 1200mmƒ/ 5.6 L USMレンズは、10 万ドルでリストされている固定望遠レンズです。B＆H Photo Videoは2015年に中古品を$ 180,000で販売したので、それがあります。
• キヤノンのCINE-SERVO 50-1000mm T5.0-8.9 EFは、キヤノンEFマウント用の20倍ズームシネマレンズです。また、選択可能な1.5xエクステンダー（テレコンバーター）が組み込まれています。写真専用のシネマレンズを写真に含めるのはフェアではないかもしれませんが、EFマウントなので、DSLR写真に適していますよね？

その後、天文学的な価格のためにいくつかの異なる種類のレンズがありましたが、ばかげたことはありません（！）

そのため、スケールダウンには明らかな非線形コストのメリットがあります。しかし、P900およびP1000はハイエンドのプロまたはプロシューマー市場を対象としていないため、次のようなさらなるコスト削減の決定を下すことができます。

• 一部のレンズ要素に低品質の光学ガラスを使用します。
• 光学コーティングの数を減らす（低分散や反射防止など）;
• 天候シーリングを排除します。
• より少ない保証範囲を提供します。
• そして、企業が市場細分化に従事しているとき、他のすべての通常の容疑者。