Quel est le facteur limitant dans la construction de l'objectif en ce qui concerne les valeurs f-stop?

Cet objectif macro Nikon 105 mm très apprécié a une valeur f-stop maximale de 2,8. Je l'ai tenu dans mes mains, c'est une grosse lentille. Pendant ce temps, cet objectif Nikon 50 mm peut aller jusqu'à f / 1,2, bien qu'il soit 25% moins cher et BEAUCOUP plus petit. Donc, au moins avec ces deux objectifs, il n'y a pas de corrélation très directe entre le prix et la capacité f-stop.

Qu'est-ce qui détermine la plage d'arrêt d'un objectif donné? Pourquoi ces 105 mm ne peuvent-ils pas passer en sub-2?

La zone pupillaire (ouverture d'ouverture) est proportionnelle au carré de la distance focale (au même diaphragme). Donc, 105 mm étant environ le double de la distance focale du 50 mm, il faudrait que 4x la pupille (surface) soit f / 1,2.

En d'autres termes, f / 1,2, ou n'importe quel diaphragme, ne correspond pas à un diamètre fixe - il augmente pour des focales plus grandes.

Cela suppose également que les deux lentilles se rassemblent et transmettent la même quantité de lumière à l'ouverture. Étant donné que le 50 mm a un champ de vision plus large, il aura tendance à recueillir plus de lumière, il a donc un avantage supplémentaire.

La zone d'ouverture maximale est clairement limitée par le format de l'appareil photo - elle ne peut pas être plus grande que la monture d'objectif. Un objectif peut compenser en rassemblant plus de lumière, c'est pourquoi les grands objectifs 300 mm f / 2,8 et 600 mm f / 4 ont d'énormes éléments avant.

Il y a bien plus qu'un objectif plus long nécessitant un diamètre plus grand pour maintenir la même ouverture relative.

Pour quelques exemples, l'aberration sphérique et le coma sont tous deux proportionnels au carré de l'ouverture de l'objectif. Si nous prenions la conception de l'objectif 100 / 2,8 et doublions le diamètre de chaque élément, nous pourrions nous attendre à obtenir un objectif 100 f / 1,4 - mais avec quatre fois plus d'aberration sphérique et de coma que la version f / 2,8. Cela réduirait la qualité de "un peu grand ouvert" à "Euh, joli bokeh je suppose, mais ne serait-ce pas mieux si quelque chose était pointu?"

D'accord, j'exagère un peu, mais vous voyez l'idée. En plus d'avoir juste besoin de plus de matériau (par exemple, doubler le diamètre d'un élément nécessite environ 8 fois plus de verre), la conception a besoin d'une bien meilleure correction pour certaines des aberrations courantes pour maintenir la même qualité (ou similaire) à une plus grande ouverture.

Pour répondre à la question du titre, il existe deux facteurs limitatifs. Une limite souple est l'économie de conception. Cet objectif de 105 mm pourrait être conçu plus grand (rapport plus petit). Mais la demande est-elle suffisante pour couvrir les coûts de fabrication d'un tel objectif? Apparemment, le fabricant ne pense pas. Une limite stricte est la taille maximale du support système. Les systèmes SLR / DSLR typiques peuvent descendre à environ f / 1,2. Les supports de caméra de cinéma peuvent dépasser même f / 1.0.