f值<1的镜头有什么特别之处?


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在谈论快速镜头时,维基百科提到

尼康TV-Nikkor 35mm f / 0.9-最快的尼康镜头

例如,为什么不存在f / 0.5镜头?

f / 0.9镜头是否有一些特殊的构造起作用?


请注意,这是最快的尼康镜头。蔡司制作的F / 0.7是斯坦利·库布里克(Stanley Kubrik)著名的烛光场景:visual-memory.co.uk/sk/ac/len/page1.htm-虽然从未听说过F / 0.5。
伊泰

Answers:


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最大光圈越宽,光学像差就会越普遍(给定“简单”透镜)。由于您必须付出更多的努力来校正那些光学像差,因此以合理的成本制造大口径的透镜变得越来越困难。需要附加的镜头元件来减轻色差(在大于f / 2的光圈下可能会变得非常可怕),校正畸变(以保持直线行为并最小化畸变影响),校正球差和由此引起的焦点偏移(或者,保留球面像差,并通过附加的电子智能校正焦点偏移)等。

还应注意,较大的f /#必须保持其他类似透镜所允许的光比。f / 0.9镜头必须比f / 1.4镜头多允许1.5个光阑(大于2倍的光),而要达到这一点,光圈的物理尺寸通常需要更大的镜筒直径。增大镜筒直径至少需要更大的前部元件,这可能会迅速增加镜片的成本。f / 0.5镜头必须比f / 1.4镜头多允许近3挡光通过(光量大8倍),并且需要直径为2.8倍的物理光圈。请注意,重要的是要记住,根据相对光圈计算出的物理光圈大小仅是通过前透镜元件观察到的(这往往会使内部放大一些。)光圈的真实物理尺寸通常不会那么大,但是最大光圈超过f / 1的镜头通常需要笨重的镜筒。可以使用更多的光学元件来校正比安装座更大的光圈...但这就是发挥更大光圈附加成本的一部分。

结合校正光学像差的增加效果的必要性,更快的镜头需要更大的元件,更多的玻璃,更多的组以及更多的移动组,才能在大光圈下获得可用的质量。这相当于巨大的成本,对大多数摄影师来说,价格要求超出了范围。对于像蔡司这样的制造商来说,创建f / 0.7镜头(据我所知,这是地球上最快的相机镜头),它可能比赚钱的人还算是声望……最好的镜头。地球上的眼镜制造商最好在所有情况下都拥有最好的镜片,对吗?;)

(事实证明,考虑到其卓越的光学性能,蔡司几乎可以做到这一点,它们拥有最快的50mm f / 0.7镜头和最长,最清晰的长焦镜头与其Apo Sonnar T * 1700mm f / 4镜头...以及相信我,1700mm f / 4几乎和50mm f / 0.7一样疯狂...这对于这么长的焦距来说是一吨光!)


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一个f / 0.9透镜应允许在两次以上尽可能多的光比F / 1.4,和一个f / 0.5。将3个停止大于f / 1.4更快。
埃文·克拉尔

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@Evan(继续思考)……让更多的光入射8倍,并且要求直径为1.4 / 0.5 = 2.8倍(远大于“近两倍”)。简而言之,任何f / 0.5镜头都必须在整个磁盘上收集两倍于其焦距的光,并且仍要设法以合理的清晰度将其聚焦在一个平面上。
2011年

@jr感谢您的澄清。我没有发现您在谈论面积而不是f / number。实际上,您的消息仍然涉及“ f / 0.5镜头”和“ f / 1.4镜头”,因此您可能需要重新检查您是否正在按照预期的含义使用f /表示法。
2011年

@jr然后我很困惑。请纠正我对这些关键点中的一个(或两个)的误解。(1)“ f /”表示法是常规的。它表示入射直径与焦距的比值,没有其他说明。(2)形状的面积与直径的平方成正比。这些是@Evan分析的基础,也是我继续工作的基础,但我无法将它们与您的分析保持一致。
2011年

在最近的编辑中-从f / 0.9到f / 1.4大约是1停,是吗?因此是光的2 ^ 1倍,即约2.5倍。并且(如Evan所说),f / 0.5至f / 1.4是完整的三个光圈,即8倍的光线。这很挑剔,不会以任何方式改变您的观点。:)
mattdm

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透镜的速度比f / 1.0快,但是一旦您低于1.0,价格就会飞涨,因为您已经接近玻璃实际弯曲入射光的极限!公差变得非常严格,制造成本很高。为了使玻璃(折射率为1.5)更快,极限是f / 0.5左右,您将需要使用更奇特的材料(例如石英或蓝宝石),从而进一步推高成本。我曾经在网上阅读过一个线程,有人计算得出可以制作f / 0.25镜头,但它必须完全由钻石制成...

您必须有一个很好的理由才能加快速度,“在没有闪光灯的情况下在室内拍摄更好的照片”并不能完全做到这一点。它必须类似于“我将第一次在月球表面行走” ...

我所听说过的最快的镜头是f / 0.55,比佳能传奇的f / 1.0快了两档!它们用于硅晶片的光刻蚀刻,并且需要开孔以避免衍射限制分辨率。当您尝试提取更多细节时,会在越来越大的光圈处出现使用f / 16的DSLR产生柔和图像的相同效果。


“需要孔才能避免衍射”不太正确。衍射是永远无法避免的,但是来自较快镜头的焦点的尺寸较小。焦点是透镜出射光瞳衍射的结果,大小为2.44 *波长* f值。
科林·K

是的,我的意思是衍射问题。我会澄清。
Matt Grum

+1令人着迷。我想知道f / stop是否有几何极限,并发现使用普通眼镜的单重(简单)镜片的极限在f / 0.7左右。但是,在我看来,可以想象,复合透镜(例如后焦镜头或什至是光纤)的f / stops可能极低,因此我犹豫地说f / 0.5甚至f / 0.25是最终极限:人们很聪明地突破了这些明显的障碍!
2011年

也许这是您从中获得该信息的线程?answer.google.com/answers/threadview?id=241629它提供了一些方程式,并提供了一些极限值以猜测最大f值。
drfrogsplat

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其他人已经提到了成本,他们是对的。

对于大多数实际用途而言,另一个可能更有意义的是,您的景深几乎几乎消失了。仅举一例,考虑使用距离约3英尺远的50毫米镜头进行的射击-一种或多或少的典型头/肩类型的射击。在f / 1.0,你的自由度已经下降到3/4 的部份英寸。在f / 0.5,这将是大约3/8 的部份英寸的-如果,例如,您专注于别人的眼睛睫毛,眼睛本身会明显模糊(反之亦然)。

我想,如果您的主要目标是在夜间在玻璃下拍摄邮票图片,那么最小的景深就不会有问题-但对于大多数对象来说,很好地使用它会带来挑战。


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有一个称为“卡尔·蔡司Super-Q-Gigantar 0.33 / 40mm”的蔡司镜头。是的,它的最大光圈为f / 0.33,因此是有史以来最快的镜头。

目前,它正在Westlicht-Auction拍卖。由于我不确定是否可以链接到这样的页面,因此在此进行描述:

卡尔·蔡司Super-Q-Gigantar 0.33 / 40mm(约1960年)这是Contarex Bullseye制造的世界上最快的镜头。卡尔·蔡司(Carl Zeiss)为公关目的制作的独特镜头-前Barringer系列。

我不确定这个怪物是否制作过图片,因为周围根本没有样品。每个人似乎都在为镜头拍照,但不是用它来拍:-)

Super-Q-Gigantar的图片


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哈!只是喜欢这个名字...'Gigantar'散发出一种特殊的感觉!
jrista

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不得不说,虽然这不是一个工作镜头,但它是一个样机,可以解决1960年代越来越大的镜头固定问题。镜头名称“ 40 mm”完全由设计者任意设定,与内部的光学元件无关。petapixel.com/2013/08/06/…–
雨果

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您知道,我打算对镜头座进行辩论,然后才意识到我有200mm f / 2.8的光圈,它的光圈为71.4mm,这比相机的开口大。所以,我唯一能想到的原因就是成本...

为了获得比安装座直径大的光圈的优点,制造商必须对后部元件做一些额外的工作,而这会增加成本。这将成为成本效益分析,因为他们不会在镜头上花费很多精力,因为镜头价格如此之高,几乎没有人会购买(偶尔会出现Google佳能5200mm镜头)。他们必须问,任何给定的镜片上的多余光线到底会给什么?我认为,在大多数情况下,一旦光圈与焦距的比例为1:1,答案就不多了,或者至少不足以证明这一点。

至于他们如何利用比安装座更大的光圈,我不是物理学家还是镜头制造商……我会把它留给比我聪明的人。请注意,我怀疑无论如何,对于给定的焦距,您可以获得最大开口的限制,但是我不知道如何实现。


F / 0.7比F / 1.0亮。但是那一次停下来的代价会太大。
尼克·贝德福德

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请记住,根据相对光圈计算出的物理光圈大小仅是通过前透镜元件观察到的(这会稍微放大内部空间)。光圈的实际物理大小通常并不那么大。可以使用更多的光学元件来校正比安装座更大的光圈...但这就是发挥更大光圈附加成本的一部分。
jrista

@jrista-校正不会在后面吗?
约翰·卡文

是的,通常是这样。我认为他们称之为退出学生改正。
jrista

我认为@jrista的评论是整个答案的关键部分-虽然有可能使出瞳和入瞳不对称,但这在镜片设计中并不常见,并且几乎肯定会增加费用。参见en.wikipedia.org/wiki/Pupil_magnification
mattdm 2011年
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