O que há de especial nas lentes com número f <1?

Falando sobre lentes rápidas , a Wikipedia menciona

Nikon TV-Nikkor Lente Nikon 35mm f / 0,9-mais rápida de todos os tempos

Por que não existem, por exemplo, lentes f / 0,5?

Existe alguma construção especial que entra em jogo para uma lente f / 0.9?

Quanto maior a abertura máxima, as aberrações ópticas mais prevalentes tenderão a ser (dada uma lente "simples".) As lentes de abertura ampla tornam-se cada vez mais difíceis de fabricar a um custo razoável, pois você precisa se esforçar mais para corrigir essas aberrações ópticas. Elementos adicionais da lente são necessários para atenuar a aberração cromática (que pode se tornar horrível em aberturas maiores que f / 2), corrigir distorções (para manter o comportamento retilíneo e minimizar os efeitos de distorção), corrigir aberrações esféricas e as mudanças de foco resultantes dela (ou, deixe a aberração esférica e corrija a mudança de foco com inteligência eletrônica adicional) etc.

Também deve ser observado que um f / # maior deve manter a proporção de luz permitida com outras lentes semelhantes. Uma lente f / 0,9 deve permitir 1,5 a mais paradas (mais que o dobro da luz) do que uma lente f / 1.4, e o tamanho físico da abertura para alcançar isso geralmente requer um diâmetro maior do barril da lente. Aumentar o diâmetro do cano requer, no mínimo, um elemento frontal maior, que pode aumentar rapidamente o custo de uma lente. Uma lente f / 0.5 deve permitir quase 3 pontos a mais de luz como uma lente f / 1.4 (um volume de 8x maior de luz) e requer uma abertura física com diâmetro 2,8 vezes maior. Observe que é importante lembrar que o tamanho da abertura física, calculado a partir da abertura relativa, é apenas visto através do elemento da lente frontal(o que tende a ampliar um pouco as entranhas.) O tamanho físico real da abertura geralmente não é tão grande, no entanto, lentes com aberturas máximas particularmente grandes além de f / 1 geralmente exigem um barril de lente volumoso. É possível corrigir uma abertura maior que a montagem com mais óptica ... mas isso é parte de onde o custo adicional de aberturas mais amplas entra em jogo.

Combinadas com a necessidade de corrigir os efeitos crescentes das aberrações ópticas, as lentes mais rápidas exigem elementos maiores, mais vidro, em mais grupos, com mais grupos em movimento, para obter qualidade utilizável em amplas aberturas. Isso representa um custo tremendo, exigindo preços fora da faixa para a maioria dos fotógrafos. Quando se trata de um fabricante como Zeiss, a criação de uma lente f / 0.7 (a lente de câmera mais rápida do mundo, tanto quanto eu sei), provavelmente é mais uma coisa de prestígio do que um fabricante de dinheiro ... a melhor lente fabricante na terra é melhor ter as melhores lentes em todos os casos, certo? ;)

(Como se vê, a Zeiss praticamente faz, dada a sua ótica excelente e entre ter a lente mais rápida de 50 mm f / 0,7 e a maior e mais clara lente telefoto com a lente Apo Sonnar T * 1700 mm f / 4 ... e acredite, uma 1700mm f / 4 é quase tão insana quanto uma 50mm f / 0.7 ... isso é um TONELADO de luz para uma distância focal tão longa!)

Existem lentes mais rápidas que f / 1.0, mas os preços disparam quando você fica abaixo de 1,0, pois está próximo do limite de quão longe o vidro pode realmente curvar a luz que chega! As tolerâncias ficam muito apertadas e a fabricação é cara. O limite é de cerca de f / 0,5 para que o vidro (que possui um índice de refração de 1,5) seja mais rápido, você precisará usar um material mais exótico, como quartzo ou safira, aumentando ainda mais o custo. Uma vez li uma discussão on-line onde alguém calculou que você poderia fazer uma lente f / 0.25, mas ela teria que ser construída inteiramente com diamante ...

Você teria que ter um bom motivo para ir mais rápido, "tirar fotos melhores em ambientes fechados sem flash" não é suficiente. Tem que ser algo como "eu vou andar na superfície da lua pela primeira vez" ...

A lente mais rápida que eu já ouvi foi a f / 0.55, quase duas paradas mais rápida que a lendária f / 1.0 da Canon! Eles são usados ​​para gravação litográfica de pastilhas de silício e a abertura é necessária para evitar que a difração limite a resolução. O mesmo efeito que causa imagens suaves com DSLRs em f / 16 começa a ocorrer em aberturas cada vez maiores quando você tenta extrair mais detalhes.

Outros já mencionaram o custo e estão certos.

Outro que provavelmente é mais significativo para os propósitos mais práticos é que sua profundidade de campo quase evapora para nada. Por exemplo, considere uma foto com uma lente de 50 mm a cerca de um metro de distância - uma foto mais ou menos típica da cabeça / ombros. Em f / 1.0, o seu DoF já é baixo para 3/4 ^ths de uma polegada. Em f / 0,5, seria aproximadamente 3/8 ^ths de uma polegada - se, por exemplo, você focado no cílios de alguém, o próprio olho seria visivelmente turva (ou vice-versa).

Eu acho que se sua principal ambição é tirar fotos de selos sob vidro à noite, o mínimo de DoF não seria um problema - mas para a maioria dos assuntos, usá-lo bem seria um desafio.

Existe uma lente Zeiss chamada "Carl Zeiss Super-Q-Gigantar 0,33 / 40mm" Sim, ela tem uma abertura máxima de f / 0,33 e, portanto, é a lente mais rápida já feita.

No momento, ele está em leilão na Westlicht-Auction. Como não tenho certeza se tenho permissão para vincular a uma página, aqui está a descrição:

Carl Zeiss Super-Q-Gigantar 0,33 / 40mm (c. 1960) Essa é a lente mais rápida do mundo já fabricada, para a Contarex Bullseye. Lente exclusiva fabricada pela Carl Zeiss para fins de Relações Públicas - ex Coleção Barringer.

Não tenho muita certeza se esse monstro já produziu fotos, porque simplesmente não há amostras por perto. Todos pareciam tirar fotos da lente, mas não com ela :-)

Imagem do Super-Q-Gigantar

Você sabia que eu ia discutir a montagem da lente e então percebi que tenho uma 200mm f / 2.8 e a abertura é 71.4mm, maior que a abertura da minha câmera. Então, eu a única razão pela qual consigo pensar é no custo ...

Para obter as vantagens de uma abertura maior que o diâmetro da montagem, o fabricante precisa fazer um trabalho extra com os elementos traseiros e isso custará. Isso se torna uma análise de custo-benefício, porque eles não vão gastar o esforço em uma lente que custará tanto que quase ninguém a comprará (acontece de vez em quando no Google, a lente da Canon de 5200 mm). Eles precisam perguntar: o que a luz extra realmente dá em uma lente? Eu acho que, na maioria das vezes, quando você está na proporção de 1: 1 de abertura para distância focal, a resposta não é grande, ou pelo menos não é suficiente para justificar.

Quanto à forma como eles podem extrair o benefício de uma abertura maior que a montagem, bem, eu não sou físico nem fabricante de lentes ... deixarei isso para pessoas mais inteligentes que eu. Veja bem, suspeito que exista um limite para o tamanho da abertura que você pode obter para uma determinada distância focal, independentemente, mas como chegar a isso, eu não sei.