Что особенного в объективах с числом f < 1?

Говоря о светосильных объективах , Википедия упоминает

Nikon TV-Nikkor 35mm f/0.9 — самый светосильный объектив Nikon из когда-либо созданных

Почему, например, объективы f/0.5 не существуют?

Есть ли какая-то особая конструкция для объектива f/0.9?

Обратите внимание, что это самый светосильный объектив Nikon . Zeiss производит F/0,7, который Стэнли Кубрик использовал для сцен при свечах: visual-memory.co.uk/sk/ac/len/page1.htm — хотя никогда не слышал о F/0,5.

Ответы (5)

Чем шире максимальная апертура, тем более распространенными будут оптические аберрации (учитывая «простой» объектив). Объективы с широкой апертурой становится все труднее производить по разумной цене, поскольку вам приходится прилагать больше усилий для исправления этих оптических аберраций. Дополнительные линзы необходимы для уменьшения хроматических аберраций (которые могут стать ужасающими при диафрагме шире f/2), исправления искажений (для сохранения прямолинейного поведения и минимизации эффектов искажения), исправления сферических аберраций и вызванных ими смещений фокуса. (или оставить сферическую аберрацию и скорректировать смещение фокуса с помощью дополнительного электронного интеллекта) и т. д.

Следует также отметить, что большее значение f/# должно поддерживать соотношение света, допустимое для других подобных объективов. Объектив f/0,9 должен выдерживать на 1,5 ступени больше (более чем в 2 раза больше света), чем объектив f/1,4, а физический размер диафрагмы для достижения этого часто требует большего диаметра корпуса объектива. Увеличение диаметра корпуса требует, по крайней мере, большего переднего элемента, что может быстро увеличить стоимость объектива. Объектив с диафрагмой f/0,5 должен пропускать почти на 3 ступени больше света, чем объектив с диафрагмой f/1,4 (в 8 раз больше света), и требует физической апертуры диаметром в 2,8 раза больше. Обратите внимание, что важно помнить, что размер физической апертуры, рассчитанный по относительной апертуре, можно смотреть только через переднюю линзу объектива.(что имеет тенденцию немного увеличивать внутренности.) Истинный физический размер диафрагмы обычно не так уж велик, однако для объективов с особенно большими максимальными значениями диафрагмы за пределами f / 1 обычно требуется громоздкий корпус объектива. Можно скорректировать апертуру, большую, чем крепление, с большим количеством оптики ... но это часть того, где в игру вступает дополнительная стоимость более широких апертур.

В сочетании с необходимостью корректировать растущие эффекты оптических аберраций более светосильные объективы требуют более крупных элементов, большего количества стекла, большего количества групп и большего количества подвижных групп для достижения приемлемого качества при широких диафрагмах. Это приводит к огромным затратам, требующим цен, недоступных для большинства фотографов. Когда речь идет о таком производителе, как Zeiss, о создании объектива с диафрагмой f/0,7 (насколько я знаю, самого светосильного объектива для фотоаппаратов в мире), это, вероятно, скорее предмет престижа, чем средство для зарабатывания денег… лучший объектив производителю на земле лучше иметь лучшие объективы во всех случаях, верно? ;)

(Как оказалось, Zeiss в значительной степени это делает, учитывая их превосходную оптику, а также между наличием самого светосильного объектива 50 мм f/0,7 и самого длинного и самого четкого телеобъектива с объективом Apo Sonnar T* 1700 мм f/4... и поверьте мне, 1700 мм f/4 почти такое же безумие, как 50 мм f/0,7… это ТОННА света для такого большого фокусного расстояния!)

Объектив f/0,9 должен пропускать более чем в два раза больше света, чем объектив f/1,4, а f/0,5 будет на 3 ступени быстрее, чем f/1,4.
@ Эван (продолжая вашу мысль) ... пропускает в 8 раз больше света и требует диаметра 1,4 / 0,5 = 2,8 раза больше (намного больше, чем «почти вдвое»). Короче говоря, любой объектив с диафрагмой f/0,5 должен собирать свет на диске в два раза шире, чем его фокусное расстояние, и при этом фокусировать его в плоскости с приемлемой резкостью.
@jr Спасибо за разъяснение. Я не понял, что вы говорили о площади, а не о f/числе. Фактически, ваше сообщение по-прежнему относится к «объективу f/0,5» и «объективу f/1,4», поэтому вы можете перепроверить, что вы используете обозначение f/ в соответствии с вашим предполагаемым значением.
@jr Тогда я ужасно запутался. Пожалуйста, исправьте мое неправильное понимание одного (или обоих) из этих важных моментов. (1) Обозначение «f/» общепринято. Это означает только отношение входного диаметра к фокусному расстоянию, и ничего больше. (2) Площадь фигуры пропорциональна квадрату ее диаметра. Это основа анализа @Evan и моего продолжения, но я не могу согласовать их с вашим анализом.
При последнем редактировании — от f/0,9 до f/1,4 — это примерно 1⅓ ступени, верно? Так что это в 2 ^ 1⅓ раза больше света, или примерно в 2,5 раза. И (как говорит Эван) от f/0,5 до f/1,4 — это целых три ступени или в 8 раз больше света. Это придирки и никоим образом не меняет вашу точку зрения. :)
@whuber: Прошу прощения за путаницу, и это может быть результатом нулевого сна в течение последних четырех дней. Итак, позвольте мне уточнить мои условия, дайте мне знать, если мы согласны или не согласны, и я соответствующим образом обновлю свой ответ. Количество света, проходящего через линзу, СТОПЫ РАЗНИЦЫ, зависит от площади апертуры или площади отверстия в диафрагме . Я считаю, что есть ок. разница в три ступени между f/1.4 и f/0.5, правильно (в 8 раз больше света)? РАЗМЕР апертуры, ее диаметр, равен фокусному расстоянию, деленному на относительную апертуру. Это влияет на диаметр трубки объектива.
@whuber: Хорошо, после написания этого последнего комментария, кажется, я перепутал «остановки света», «объем света» и «физический размер апертуры». Я исправил свой ответ, указав, как мне кажется, правильные значения диафрагмы: f/1,4, f/0,9 и f/0,5. Извиняюсь за путаницу.
@jr Спасибо (+1). Я согласен с @mattdm в том, что это гнида, но ее прояснение — одна из тех деталей, которая дает хорошие, устойчивые ответы.

Объективы со светосилой выше f/1.0 существуют, но цены взлетают до небес, как только вы опуститесь ниже 1.0, поскольку вы близки к пределу того, насколько сильно стекло может фактически преломлять входящий свет! Допуски становятся очень жесткими, а производство становится дорогим. Предел составляет около f / 0,5 для стекла (которое имеет показатель преломления 1,5), чтобы двигаться быстрее, вам нужно использовать более экзотический материал, такой как кварц или сапфир, что еще больше увеличивает стоимость. Однажды я прочитал в Интернете ветку, где кто-то подсчитал, что можно сделать объектив с диафрагмой f/0,25, но он должен быть полностью сделан из алмаза…

У вас должна быть очень веская причина, чтобы двигаться быстрее, «чтобы делать более качественные снимки в помещении без вспышки» не совсем подходит. Это должно быть что-то вроде «Я впервые пройдусь по поверхности Луны»…

Самый светосильный объектив, о котором я когда-либо слышал, был f/0.55, почти на две ступени быстрее, чем легендарный Canon f/1.0! Они используются для литографического травления кремниевых пластин, и апертура необходима, чтобы избежать дифракции, ограничивающей разрешение. Тот же эффект, который вызывает мягкие изображения с DSLR при f / 16, начинает проявляться при все более широкой диафрагме, когда вы пытаетесь извлечь больше деталей.

"Апертура требуется, чтобы избежать дифракции" Не совсем. Дифракции никогда не избежать, но размер фокусного пятна у более светосильного объектива меньше. Фокальное пятно является результатом дифракции на выходном зрачке объектива и имеет размер 2,44 * длина волны * число f.
Да, я имел в виду проблемы с дифракцией. Я уточню.
+1 Увлекательно. Мне было интересно, существуют ли геометрические ограничения для f/stop, и я решил, что где-то около f/0,7 или около того будет ограничением для синглетных (простых) линз с использованием обычных очков. Тем не менее, мне пришло в голову, что с составными объективами, такими как ретротелеобъективы или, возможно, даже с волоконной оптикой, можно было бы получить чрезвычайно низкие значения диафрагмы, поэтому я бы не стал утверждать, что f/0,5 или даже f/0,25 является окончательным пределом. : люди ловко ломают такие кажущиеся барьеры!
Может быть, это та ветка, из которой вы взяли эту информацию? answer.google.com/answers/threadview?id=241629 Он предоставляет некоторые уравнения и вводит некоторые экстремальные значения, чтобы угадать максимальные числа f.

Другие уже упоминали стоимость, и они правы.

Другое, что, вероятно, более важно для большинства практических целей, заключается в том, что ваша глубина резкости почти полностью исчезнет. Просто, например, рассмотрим снимок с объективом 50 мм с расстояния около 3 футов — более или менее типичный тип снимка голова/плечи. При f/1.0 ваша глубина резкости уже снижена до 3/4 дюйма . При f/0,5 это будет примерно 3/8 дюйма — если, например, вы сфокусируетесь на чьих-то ресницах, сам глаз будет заметно размыт (или наоборот).

Я предполагаю, что если ваша основная цель состоит в том, чтобы снимать фотографии марок под стеклом ночью, минимальная глубина резкости не будет проблемой, но для большинства объектов ее правильное использование будет затруднительным.

Существует объектив Zeiss под названием «Carl Zeiss Super-Q-Gigantar 0,33/40 мм». Да, он имеет максимальную диафрагму f/0,33 и, следовательно, является самым светосильным объективом из когда-либо созданных.

В данный момент она выставлена ​​на торги Westlicht-Auction. Поскольку я не уверен, что мне разрешено ссылаться на такую ​​страницу, вот описание:

Carl Zeiss Super-Q-Gigantar 0,33/40 мм (ок. 1960 г.) Это самый светосильный объектив в мире из когда-либо созданных для Contarex Bullseye. Уникальный объектив, сделанный Carl Zeiss для целей Public Relation - ex Collection Barringer.

Я не совсем уверен, что этот монстр когда-либо делал снимки, потому что образцов просто нет. Все вроде фотографировали объективом, но не им :-)

Изображение Super-Q-Gigantar

ХА! Просто обожаю это имя... «Гигантар» просто источает особое чувство, просто услышав его!
Однако следует сказать, что объектив был не рабочим, а скорее макетом в ответ на зацикленность на все больших и больших диафрагмах в 1960-х годах. Обозначение объектива «40 мм» было задано конструктором совершенно произвольно и не имело никакого отношения к оптике внутри него. petapixel.com/2013/08/06/…

Знаете, я собирался поспорить с креплением объектива, но потом понял, что у меня 200 мм f/2.8, а апертура у него 71,4 мм, что больше, чем у моей камеры. Итак, единственная причина, о которой я могу думать, это стоимость...

Чтобы воспользоваться преимуществами апертуры, превышающей диаметр крепления, производитель должен проделать дополнительную работу с задними элементами, и это будет стоить денег. Это становится анализом затрат и выгод, потому что они не собираются тратить усилия на объектив, который будет стоить так дорого, что его почти никто не купит (иногда случается, погуглите объектив Canon 5200 мм). Они должны спросить, что на самом деле дает дополнительный свет на любом объективе? Я думаю, что по большей части, как только вы получите отношение апертуры к фокусному расстоянию 1: 1, ответ будет невелик или, по крайней мере, недостаточно для оправдания.

Что касается того, как они могут выжать выгоду из апертуры, большей, чем байонет, ну, я не физик и не изготовитель объективов... Я оставлю это людям умнее меня. Имейте в виду, я подозреваю, что есть предел того, насколько большое отверстие вы можете получить для данного фокусного расстояния, независимо, но как этого добиться, я не знаю.

F/0,7 на стоп ярче, чем F/1,0. Но цена этой остановки была бы слишком высока.
Помните, что физический размер апертуры, рассчитанный по относительной апертуре, можно смотреть только через передний элемент объектива (который имеет тенденцию немного увеличивать внутренности). Истинный физический размер апертуры обычно не так уж велик. Можно скорректировать апертуру, большую, чем крепление, с большим количеством оптики ... но это часть того, где в игру вступает дополнительная стоимость более широких апертур.
@jrista - Тогда коррекция не будет в задних элементах?
Да, обычно так. Я думаю, они называют это коррекцией выходного зрачка.
Я думаю, что комментарий @jrista здесь является важной частью общего ответа — хотя можно сделать выходной и входной зрачки асимметричными, это необычно для конструкции линз и почти наверняка увеличит расходы. См. en.wikipedia.org/wiki/Pupil_magnification .