Apa yang istimewa tentang lensa dengan f-number <1?


25

Berbicara tentang lensa cepat , Wikipedia menyebutkan

Nikon TV-Nikkor 35mm f / 0.9-Lensa Nikon tercepat yang pernah dibuat

Mengapa, misalnya, lensa f / 0,5 tidak ada?

Apakah ada konstruksi khusus yang digunakan untuk lensa f / 0.9?


Perhatikan ini adalah lensa Nikon tercepat . Zeiss membuat F / 0,7 yang terkenal digunakan oleh Stanley Kubrik untuk adegan dengan cahaya lilin: visual-memory.co.uk/sk/ac/len/page1.htm - Namun tidak pernah mendengar F / 0,5.
Itai

Jawaban:


22

Semakin lebar bukaan maksimum, penyimpangan optik yang lebih lazim akan cenderung (diberi lensa "sederhana"). Lensa bukaan lebar menjadi semakin sulit dibuat dengan biaya yang masuk akal, karena Anda harus lebih berupaya memperbaiki penyimpangan optik tersebut. Elemen lensa tambahan diperlukan untuk mengurangi aberasi kromatik (yang dapat menjadi sangat menghebohkan pada lubang yang lebih luas dari f / 2), mengoreksi distorsi (untuk mempertahankan perilaku bujursangkar dan meminimalkan efek distorsi), mengoreksi aberasi bola dan pergeseran fokus yang dihasilkan darinya (atau, biarkan aberasi bola dalam, dan koreksi pergeseran fokus dengan kecerdasan elektronik tambahan), dll.

Perlu juga dicatat bahwa f / # yang lebih besar harus mempertahankan rasio cahaya yang diizinkan dengan lensa serupa lainnya. Lensa f / 0.9 harus memungkinkan 1,5 lebih banyak berhenti (lebih dari 2x lebih banyak cahaya) daripada lensa f / 1.4, dan ukuran fisik dari bukaan untuk mencapai yang seringkali memerlukan diameter barrel lensa yang lebih besar. Meningkatkan diameter laras membutuhkan, paling tidak, elemen depan yang lebih besar, yang dapat dengan cepat menambah biaya lensa. Lensa f / 0.5 harus memungkinkan hampir 3 stop lebih banyak cahaya sebagai lensa f / 1.4 (volume cahaya 8x lebih besar), dan membutuhkan bukaan fisik yang memiliki diameter 2,8 kali lebih besar. Perhatikan bahwa penting untuk diingat bahwa ukuran bukaan fisik yang dihitung dari bukaan relatif hanya dilihat melalui elemen lensa depan(Yang cenderung memperbesar jeroan sedikit.) Ukuran fisik sebenarnya dari bukaan biasanya tidak cukup besar, namun lensa dengan lubang maksimum sangat besar di luar f / 1 umumnya memerlukan barel lensa besar. Dimungkinkan untuk mengoreksi bukaan yang lebih besar daripada dudukan dengan lebih banyak optik ... tapi itulah bagian di mana biaya tambahan dari bukaan yang lebih luas ikut berperan.

Dikombinasikan dengan perlunya mengoreksi efek peningkatan penyimpangan optik, lensa yang lebih cepat membutuhkan elemen yang lebih besar, lebih banyak kaca, dalam lebih banyak kelompok, dengan lebih banyak kelompok yang bergerak, untuk mencapai kualitas yang dapat digunakan di lubang lebar. Itu berarti biaya yang luar biasa, membutuhkan harga yang tidak terjangkau bagi sebagian besar fotografer. Ketika datang ke produsen seperti Zeiss, penciptaan lensa f / 0.7 (lensa kamera tercepat di dunia, sejauh yang saya tahu), itu mungkin lebih merupakan hal yang prestise daripada pembuat uang ... lensa terbaik pembuat di bumi sebaiknya memiliki lensa terbaik dalam semua kasus, kan? ;)

(Ternyata, Zeiss cukup banyak, memberikan optik yang luar biasa, dan antara memiliki lensa 50mm f / 0.7 tercepat, dan lensa telefoto terlama dengan lensa terpanjang dengan lensa Apo Sonnar T * 1700mm f / 4 ... dan percayalah, 1700mm f / 4 hampir sama gila dengan 50mm f / 0.7 ... itu TON cahaya untuk panjang fokus yang panjang!)


1
Lensa f / 0.9 harus memungkinkan lebih dari dua kali lebih banyak cahaya daripada f / 1.4, dan f / 0.5 akan 3 berhenti lebih cepat dari f / 1.4.
Evan Krall

1
@ Evan (melanjutkan pemikiran Anda) ... membiarkan cahaya 8 kali lebih banyak dan membutuhkan diameter 1,4 / 0,5 = 2,8 kali lebih besar (lebih dari "hampir dua kali"). Singkatnya, setiap lensa f / 0,5 harus mengumpulkan cahaya melintasi disk dua kali lebih lebar dari panjang fokusnya dan masih bisa memfokuskannya pada bidang dengan ketajaman yang wajar.
whuber

@ jr Terima kasih atas klarifikasi. Saya tidak mengetahui bahwa Anda berbicara tentang area dan bukan f / angka. Faktanya, pesan Anda masih mengacu pada "lensa f / 0.5" dan "lensa f / 1.4," jadi Anda mungkin ingin memeriksa kembali bahwa Anda menggunakan f / notasi secara konsisten dengan makna yang Anda maksudkan.
whuber

@ jr Lalu aku sangat bingung. Harap perbaiki kesalahpahaman saya tentang salah satu (atau keduanya) dari poin-poin penting ini. (1) Notasi "f /" adalah konvensional. Itu hanya berarti rasio diameter pintu masuk dengan panjang fokus, tidak pernah apa pun. (2) Luas bentuk sebanding dengan kuadrat diameternya. Ini adalah dasar dari analisis @ Evan dan kelanjutan saya, tetapi saya tidak dapat mencocokkannya dengan analisis Anda.
whuber

Pada edit terakhir - f / 0.9 ke f / 1.4 adalah sekitar 1⅓ berhenti, kan? Jadi itu 2 ^ 1⅓ kali cahaya, atau sekitar 2,5 ×. Dan (seperti yang dikatakan Evan) f / 0.5 hingga f / 1.4 adalah tiga stop penuh, atau 8 × cahaya. Ini adalah nitpicking dan tidak mengubah cara Anda. :)
mattdm

14

Lensa lebih cepat daripada f / 1.0 ada tetapi harga meroket begitu Anda mendapatkan di bawah 1,0 karena Anda dekat dengan batas seberapa jauh kaca sebenarnya dapat membelokkan cahaya yang masuk! Toleransi menjadi sangat ketat dan pembuatannya mahal. Batasnya adalah sekitar f / 0,5 untuk kaca (yang memiliki indeks bias 1,5) untuk lebih cepat Anda harus menggunakan bahan yang lebih eksotis seperti kuarsa atau safir, mendorong biaya lebih jauh. Saya pernah membaca utas online di mana seseorang menghitung Anda bisa. Membuat lensa f / 0,25 tetapi harus dibangun seluruhnya dari berlian ...

Anda harus memiliki alasan yang sangat baik untuk bergerak lebih cepat, "untuk mengambil gambar yang lebih baik di dalam ruangan tanpa flash" tidak cukup melakukannya. Itu pasti seperti "Aku akan berjalan di permukaan bulan untuk pertama kalinya" ...

Lensa tercepat yang pernah saya dengar adalah f / 0,55, hampir dua stop lebih cepat dari f / 1.0 legendaris Canon! Mereka digunakan untuk etsa litograf dari wafer silikon dan aperture diperlukan untuk menghindari difraksi yang membatasi resolusi. Efek yang sama yang menyebabkan gambar lunak dengan DSLR pada f / 16 mulai terjadi pada lubang yang lebih lebar dan lebih lebar saat Anda mencoba mengekstrak lebih detail.


"aperture diperlukan untuk menghindari difraksi" Tidak cukup. Difraksi tidak pernah dapat dihindari, tetapi ukuran titik fokus dari lensa yang lebih cepat lebih kecil. Titik fokus adalah hasil difraksi dari lensa keluar dari lensa, dan memiliki ukuran 2,44 * panjang gelombang * f-number.
Colin K

Ya saya maksudkan masalah difraksi. Saya akan mengklarifikasi.
Matt Grum

+1 Menarik. Saya bertanya-tanya apakah ada batas geometris untuk f / stop dan menemukan bahwa sekitar f / 0,7 atau lebih akan menjadi batas untuk lensa singlet (sederhana) menggunakan kacamata biasa. Namun, terpikir oleh saya bahwa seseorang bisa mendapatkan f / stop yang sangat rendah dengan lensa majemuk, seperti lensa Retotelephoto, atau bahkan mungkin serat optik, jadi saya akan ragu untuk mengklaim bahwa f / 0,5 atau bahkan f / 0,25 adalah batas akhir : orang pintar memecahkan hambatan yang tampak seperti itu!
whuber

Mungkin ini utas dari mana Anda mendapatkan info itu? answer.google.com/answers/threadview?id=241629 Ini memberikan beberapa persamaan dan memberikan beberapa nilai ekstrem untuk menebak f-angka maksimum.
drfrogsplat

4

Yang lain telah menyebutkan biaya, dan mereka benar.

Lain yang mungkin lebih bermakna untuk tujuan paling praktis adalah bahwa kedalaman bidang Anda hampir menguap menjadi tidak ada sama sekali. Sebagai contoh, perhatikan bidikan dengan lensa 50 mm dari jarak sekitar 3 kaki - jenis bidikan kepala / bahu yang kurang lebih tipikal. Pada f / 1.0, DoF Anda sudah turun ke 3/4 THS inci. Pada f / 0.5, itu akan menjadi sekitar 3/8 THS inci - jika, misalnya, Anda berfokus pada bulu mata seseorang, mata itu sendiri akan terasa kabur (atau sebaliknya).

Saya kira jika ambisi utama Anda adalah untuk mengambil gambar perangko di bawah kaca di malam hari, DoF minimal tidak akan menjadi masalah - tetapi bagi sebagian besar subjek, menggunakannya dengan baik akan menjadi tantangan.


3

Ada Zeiss Lens yang disebut "Carl Zeiss Super-Q-Gigantar 0.33 / 40mm" Ya itu mendapat aperture maksimum f / 0.33 dan karenanya merupakan lensa tercepat yang pernah dibuat.

Saat ini sedang dilelang di Westlicht-Auction. Karena saya tidak yakin apakah saya diizinkan untuk menaut ke halaman seperti ini di sini adalah uraian:

Carl Zeiss Super-Q-Gigantar 0.33 / 40mm (c. 1960) Ini adalah lensa tercepat di dunia yang pernah dibuat, untuk Contarex Bullseye. Lensa unik yang dibuat oleh Carl Zeiss untuk keperluan Hubungan Masyarakat - ex Barringer Collection.

Saya tidak begitu yakin apakah monster ini pernah menghasilkan gambar, karena tidak ada sampel di sekitar. Semua orang sepertinya membuat gambar DARI lensa, tetapi tidak dengan itu :-)

Gambar Super-Q-Gigantar


1
HA! Cintai namanya ... 'Gigantar' hanya memancarkan perasaan khusus hanya dengan mendengarnya!
jrista

1
Namun harus dikatakan bahwa lensa itu bukan lensa yang berfungsi, melainkan mockup sebagai jawaban untuk fiksasi pada lubang yang lebih besar dan lebih besar selama tahun 1960-an. Penunjukan lensa "40 mm" sepenuhnya ditentukan oleh perancang dan tidak ada hubungannya dengan optik di dalamnya. petapixel.com/2013/08/06/...
Hugo

0

Anda tahu, saya akan berdebat tentang pemasangan lensa dan kemudian saya menyadari bahwa saya memiliki 200mm f / 2.8 dan bukaan pada 71,4mm yang lebih besar daripada bukaan di kamera saya. Jadi, saya satu-satunya alasan yang bisa saya pikirkan adalah biaya ...

Untuk mendapatkan keuntungan dari bukaan lebih lebar dari diameter dudukan, pembuat harus melakukan beberapa pekerjaan tambahan dengan elemen belakang dan itu akan dikenakan biaya. Ini menjadi analisis manfaat biaya karena mereka tidak akan menghabiskan upaya pada lensa yang kemudian akan sangat mahal sehingga hampir tidak ada yang akan membelinya (terjadi sesekali, Google lensa Canon 5200mm). Mereka harus bertanya, apa yang diberikan cahaya ekstra pada lensa yang diberikan? Saya pikir, sebagian besar, begitu Anda masuk ke rasio 1: 1 dari bukaan ke panjang fokus, jawabannya tidak banyak, atau setidaknya tidak cukup untuk membenarkan.

Mengenai bagaimana mereka dapat memeras manfaat dari bukaan yang lebih besar dari pada mount, yah, saya bukan fisikawan atau pembuat lensa ... Saya akan menyerahkannya kepada orang yang lebih pintar dari saya. Pikirkan, saya curiga ada batas seberapa besar pembukaan yang bisa Anda dapatkan untuk panjang fokus tertentu, terlepas dari, tetapi bagaimana cara mencapai itu, saya tidak tahu.


F / 0.7 adalah stop lebih terang dari F / 1.0. Tetapi biaya pemberhentian itu akan terlalu banyak.
Nick Bedford

1
Ingat bahwa ukuran apertur fisik yang dihitung dari apertur relatif hanya dilihat melalui elemen lensa depan (yang cenderung memperbesar jeroan sedikit.) Ukuran fisik sebenarnya dari apertur biasanya tidak cukup besar. Dimungkinkan untuk mengoreksi bukaan yang lebih besar daripada dudukan dengan lebih banyak optik ... tapi itulah bagian di mana biaya tambahan dari bukaan yang lebih luas ikut berperan.
jrista

@jrista - Apakah koreksi tidak ada di elemen belakang?
John Cavan

Ya, biasanya begitu. Saya pikir mereka menyebutnya koreksi keluar-murid.
jrista

Saya pikir komentar oleh @jrista di sini adalah bagian penting dari jawaban keseluruhan - walaupun dimungkinkan untuk membuat siswa yang keluar dan masuk asimetris, itu tidak konvensional dalam desain lensa dan hampir pasti akan menambah biaya. Lihat en.wikipedia.org/wiki/Pupil_magnification
mattdm
Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.