¿Qué tienen de especial las lentes con número f <1?

Hablando de lentes rápidos , Wikipedia menciona

Nikon TV-Nikkor 35 mm f / 0.9-El objetivo Nikon más rápido jamás creado

¿Por qué no existen, por ejemplo, lentes f / 0.5?

¿Hay alguna construcción especial que entre en juego para una lente f / 0.9?

Cuanto mayor sea la apertura máxima, las aberraciones ópticas más frecuentes tenderán a ser (dada una lente "simple"). Las lentes de apertura amplia se vuelven cada vez más difíciles de fabricar a un costo razonable, ya que debe esforzarse más para corregir esas aberraciones ópticas. Se necesitan elementos de lente adicionales para mitigar la aberración cromática (que puede volverse bastante horrible en aperturas más anchas que f / 2), corregir las distorsiones (para mantener el comportamiento rectilíneo y minimizar los efectos de distorsión), corregir la aberración esférica y los cambios de enfoque que resultan de ella. (o, deje la aberración esférica y corrija el cambio de enfoque con inteligencia electrónica adicional), etc.

También se debe tener en cuenta que una f / # mayor debe mantener la proporción de luz permitida con otras lentes similares. Una lente f / 0.9 debe permitir 1.5 paradas más (más de 2 veces más luz) que una lente f / 1.4, y el tamaño físico de la apertura para lograr eso a menudo requiere un diámetro de barril de lente más grande. El aumento del diámetro del cañón requiere, como mínimo, un elemento frontal más grande, que puede aumentar rápidamente el costo de una lente. Una lente f / 0.5 debe permitir casi 3 paradas más de luz como una lente f / 1.4 (un volumen de luz 8x mayor) y requiere una apertura física que tenga un diámetro 2.8 veces mayor. Tenga en cuenta que es importante recordar que el tamaño de apertura física calculado a partir de la apertura relativa es solo como se ve a través del elemento de lente frontal(lo que tiende a aumentar un poco las entrañas). El tamaño físico real de la abertura generalmente no es tan grande, sin embargo, las lentes con aberturas máximas particularmente grandes más allá de f / 1 generalmente necesitan un barril de lente voluminoso. Es posible corregir una abertura más grande que la montura con más óptica ... pero eso es parte de donde entra en juego el costo adicional de las aberturas más anchas.

En combinación con la necesidad de corregir los efectos crecientes de las aberraciones ópticas, las lentes más rápidas requieren elementos más grandes, más vidrio, en más grupos, con más grupos en movimiento, para lograr una calidad utilizable en aperturas amplias. Eso equivale a un costo tremendo, que requiere precios que están fuera del rango para la mayoría de los fotógrafos. Cuando se trata de un fabricante como Zeiss, la creación de una lente f / 0.7 (la lente de cámara más rápida del mundo, que yo sepa), probablemente sea más prestigio que un fabricante de dinero ... la mejor lente Es mejor que el fabricante en la tierra tenga las mejores lentes en todos los casos, ¿verdad? ;)

(Resulta que Zeiss lo hace, dada su excelente óptica, y entre tener el lente más rápido de 50 mm f / 0.7 y el teleobjetivo más largo y claro con su lente Apo Sonnar T * 1700 mm f / 4 ... y créeme, un 1700 mm f / 4 es casi tan loco como un 50 mm f / 0.7 ... ¡eso es una TONELADA de luz para una distancia focal tan larga!)

Existen lentes más rápidos que f / 1.0, pero los precios se disparan una vez que está por debajo de 1.0 ya que está cerca del límite de hasta qué punto el vidrio puede doblar la luz entrante. Las tolerancias se vuelven muy estrictas y la fabricación es costosa. El límite es de alrededor de f / 0.5 para el vidrio (que tiene un índice de refracción de 1.5) para ir más rápido, necesitaría usar un material más exótico como el cuarzo o el zafiro, lo que aumenta aún más el costo. Una vez leí un hilo en línea en el que alguien calculaba que podías hacer una lente f / 0.25 pero tendría que estar hecha completamente de diamante ...

Tendría que tener una muy buena razón para ir más rápido, "tomar mejores fotos en interiores sin flash" no lo hace. Tiene que ser algo así como "Voy a caminar en la superficie de la luna por primera vez" ...

El objetivo más rápido del que he oído hablar fue f / 0.55, ¡casi dos paradas más rápido que el legendario f / 1.0 de Canon! Se utilizan para el grabado litográfico de obleas de silicio y la apertura es necesaria para evitar la difracción que limita la resolución. El mismo efecto que causa imágenes suaves con DSLR en f / 16 comienza a producirse en aperturas cada vez más amplias a medida que intenta extraer más detalles.

Otros ya han mencionado el costo, y tienen razón.

Otro que probablemente sea más significativo para la mayoría de los propósitos prácticos es que su profundidad de campo casi se evaporaría en ninguno. Solo por ejemplo, considere una toma con una lente de 50 mm a unos 3 pies de distancia, un tipo de tiro más o menos típico de cabeza / hombros. En f / 1,0, su DoF ya se ha reducido a 3/4 ^mls de pulgada. En f / 0,5, sería aproximadamente 3/8 ^mls de pulgada - si, por ejemplo, que se centró en las pestañas de los ojos de alguien, el ojo en sí sería notablemente borrosa (o viceversa).

Supongo que si su ambición principal es tomar fotografías de sellos debajo del vidrio por la noche, el DoF mínimo no sería un problema, pero para la mayoría de los sujetos, usarlo bien sería un desafío.

Hay una lente Zeiss llamada "Carl Zeiss Super-Q-Gigantar 0.33 / 40mm" Sí, tiene una apertura máxima de f / 0.33 y, por lo tanto, es la lente más rápida jamás fabricada.

Por el momento está en subasta en Westlicht-Auction. Dado que no estoy seguro de si se me permite vincular a dicha página, aquí está la descripción:

Carl Zeiss Super-Q-Gigantar 0.33 / 40mm (c. 1960) Este es el objetivo más rápido del mundo jamás creado, para Contarex Bullseye. Lente única hecha por Carl Zeiss para fines de relación pública: ex Colección Barringer.

No estoy realmente seguro de si este monstruo alguna vez produjo imágenes, porque simplemente no hay muestras alrededor. Todos parecían hacer fotos de la lente, pero no con ella :-)

Imagen del Super-Q-Gigantar

Sabes, iba a discutir sobre el montaje de la lente y luego me di cuenta de que tengo una f / 2.8 de 200 mm y la apertura es de 71.4 mm, que es más grande que la abertura de mi cámara. Entonces, la única razón por la que puedo pensar es en el costo ...

Para obtener las ventajas de una abertura más ancha que el diámetro de montaje, el fabricante debe hacer un trabajo adicional con los elementos traseros y eso costará. Esto se convierte en un análisis de costo-beneficio porque no van a gastar el esfuerzo en una lente que luego costará tanto que casi nadie la comprará (sucede de vez en cuando, Google, la lente Canon 5200mm). Tienen que preguntar, ¿qué da realmente la luz extra en cualquier lente? Creo que, en su mayor parte, una vez que se encuentra en la relación 1: 1 de apertura a distancia focal, la respuesta no es mucha, o al menos no es suficiente para justificar.

En cuanto a cómo pueden exprimir el beneficio de una abertura más grande que la montura, bueno, no soy un físico o un fabricante de lentes ... Lo dejaré a las personas más inteligentes que yo. Eso sí, sospecho que hay un límite de cuán grande puede ser una apertura para una distancia focal dada, independientemente, pero no sé cómo llegar a eso.