Quais são as aberturas teórica mínima e máxima?

Existe uma abertura máxima para a qual uma lente pode ser aberta? Que tal uma abertura mínima para a qual ela possa ser fechada? Esses conceitos fazem algum sentido? Existe uma lente com a abertura mais estreita do mundo? Existe um com o mais largo?

Uma abertura pode ser fechada, o que é efetivamente um número f-stop infinitamente grande, já que nenhuma luz passa. O mais rápido possível (menor número f) é um pouco mais difícil. A velocidade de uma lente é limitada pela proporção da pupila de entrada em relação à distância focal da lente. Quanto maior a distância focal, maior a pupila de entrada. Em teoria, você poderia fazer um muito grande, mas eventualmente a quantidade de vidro aumentaria para que você fisicamente perdesse mais luz do que estava ganhando.

O "recorde" para lentes mais rápidas é sem dúvida o f / .33 Super-Q-Gigantar 40mm, mas era realmente apenas um truque de marketing e apenas um foi feito. Na verdade, não é funcional. Existe uma lente f / .7 funcional, das quais 10 foram feitas. Seis foram comprados pela Nasa, Carl Zeiss manteve um para si e três deles foram comprados por Stanley Kubrick e usados ​​no filme Barry Lyndon.

Em teoria, deve ser possível projetar lentes mais rapidamente do que isso, mas o custo e o benefício simplesmente não valem a pena. As lentes tornam-se muito caras e complexas e não oferecem nenhum benefício significativo para o esforço, pois a dificuldade aumenta mais rapidamente do que exponencialmente. (Como cada f / stop exige uma duplicação do tamanho, os problemas físicos tornam o dobro da complicação para cada f-stop adicional.)

A física tem um papel importante em responder à sua pergunta e essa informação está disponível. O básico dessa discussão vinculada é que o índice de refração do material da lente afetará a abertura máxima que você pode alcançar; portanto, para vidro puro com um índice de refração de 1,5, a abertura máxima seria f / 0,5 ou aproximadamente. Substâncias melhores, como diamantes, com um índice de refração de 2.417, podem fornecer uma abertura de f / 0.235 com um custo insano de propriedade correspondente (considere quanto custa uma lente de diamante puro). A equação do fabricante de lentes é a base para os números.

Quanto à abertura mínima, você pode basicamente chegar ao tamanho de um buraco de tamanho atômico, grande o suficiente para passar um fóton, mas isso é inútil para, bem, qualquer coisa. Para muitas lentes, chegar a algum lugar em torno de f / 11 ou superior resulta em perda de nitidez em função da difração; portanto, f / 32 é o ponto de saída das lentes de 35mm, embora elas possam ficar menores para formatos maiores e então. As lentes pinhole geralmente estão em um intervalo menor, tanto quanto f / 177 (o Lensbaby tem um como este). Ainda assim, mesmo que a ótica fosse perfeitamente capaz de lidar com algo assim, considere quais seriam as velocidades ISO e do obturador para obter uma imagem; portanto, em algum momento, o valor disso é praticamente zero, a menos que você esteja embaçado resumos.

Existem muitos termos relacionados à abertura, mas vamos nos interessar mais: depois da Wikipedia : "a abertura angular N de uma lente é expressa pelo número f, escrito f /, que é a razão entre a distância focal f e a diâmetro da pupila de entrada D: "

N = f / D

Portanto, a abertura mínima é simples: basta fechar o furo e a abertura é zero (f / ∞).

Mas você pode facilmente ficar abaixo de f / 1 mágico pelo design inteligente. Não há necessidade de lentes de diamante, como John Cavan explica bastante. Você pode capturar muita luz com o elemento frontal do tamanho que você deseja (D) e apertá-lo na imagem considerada (relacionada à distância focal).

No mundo de hoje, você pode encontrar esse efeito ao usar, por exemplo, o conversor Metabones T Speed ​​Booster 0,64 ou 0,71. Multiplica a distância focal da sua lente pelo número especificado. Portanto, se você obtiver a bela lente Leica Noctilux f = 50 mm f / 0,9 depois de usar o conversor Metabones 0,64, obterá a efetiva f = 50 mm * 0,64 = 32 mm. A pupila de entrada (assim como f) é proporcional ao tamanho do sensor d em determinado ângulo de visão . Então, movemos nossa lente + conversor para uma câmera com d = 35 mm * 0,64, que fornece ~ 23 mm (borda mais longa do sensor) - este parece ser um sistema de micro-quatro terços !. Nesse sistema, nosso f volta a 50 mm, mas D também é multiplicado por 0,64; portanto, temos = f / (0,9 * 0,64) = f / 0,576 .

Então o problema é você, você pergunta? Claro que conversor não é varinha mágica. Ele aperta a luz disponível em um círculo menor de imagens, para que você possa usar o Leica apenas em câmeras micro quatro terços. E o conjunto de lentes adicionado afeta a qualidade da imagem, mas essa é outra história :)

Esse efeito também é explicado no tutorial sobre lentes cambridgeincolor