開放F値固定のズームレンズって？

質問

いつもお世話になっています。

ズームレンズの開放F値は理論的には変化するはずだと思うのですが、
例えば、EF70-200/ｆ2.8Lレンズなどのようにズームレンズでありながら開放F値固定のものがあります。
これはなぜなのでしょうか？

よろしくお願いいたします。

回答No.10

kuma-gorou · ベストアンサー

段々話が混線してきましたね。難しく考えると余計に解り難くなりますよ。
そこで、一から考え直しますね。
まず、単焦点レンズで考えましょう。

大抵の広角レンズは、レトロフォーカスタイプと言って、前群に強い凹レンズを配し、第二主点（後方主点）がレンズ最後面より後ろに有ります。
その為、前群の実口径は計算上の有効口径より大きなレンズが必要になります。

逆に、望遠レンズは、望遠タイプと言って、第二主点がレンズ最前面より前に有ります。
その為、前群の実口径は計算上の有効口径より小さなレンズで用を成します。

これで、謎が解けますよね。
要するに、ズームレンズは第二主点が移動する事で焦点距離が変化するのです。
ですから、設計次第でF値を一定に保つ事も可能ですし、F値が変化するレンズでもズーム比程にはF値が変化しないのです。

ちなみに、EF70-200/F2.8Lレンズは、F値を一定に保つタイプとF値が変化するタイプの中間に位置するレンズで、F値を一定に保つ為に、絞り補正も行っているのです。

No.5の回答で「現実には、前玉の口径が制限になり、そこまでは明るくなりません。精々F２～2.4止まりではないかと推測します。」と答えた訳がご理解頂けましたでしょうか。

お礼

お礼が遅くなり申し訳ございません。
先日、ズームレンズの光路図を見せていただくことができ、すんなり理解するできました。納得です。
3度もご回答どうもありがとうございました。

回答No.12

ikkyu3

混乱の理由は、質問に対する答えと違うことを回答しているのが原因となっているように思います。

＞ズームレンズの開放F値は理論的には変化するはずだと思うのですが、
＞例えば、EF70-200/ｆ2.8Lレンズなどのようにズームレンズでありながら開放F値固定のものがあります。
＞これはなぜなのでしょうか？

質問は、上のように書かれています。
「これは、なぜなのでしょう。」ですから、どのように作られているかを聞いているのではなくて、理由を聞いています。
したがって質問に対しての答えは、理論的に変化するのではなくて、変化の仕方は作り方で決まるで必要十分なはずです。

そこで、質問者さんは、もし質問の趣旨が違って、構造なり作り方なりをお知りになりたいのであれば、質問を訂正して、明確になされば、回答が混乱することも無いと思うのです。

お礼

ご指摘ありがとうございます。
質問のし方も考えなければなりませね。反省いたしております。
どうもありがとうございました。

回答No.11

kuma-gorou

もう少し要点を捕捉します。

・レンズの実口径は、必ずしも有効口径とは一致しません。
・手前に引くと望遠側にシフトする（全長が短くなる）レンズは概ねF値が変化しないタイプです。（MFレンズの時代には有りましたが、現在は皆無です。）
・向うに繰り出すと望遠側にシフトする（全長が長くなる）レンズは概ねT側でF値が暗くなるタイプです。

お礼

お礼が遅くなり申し訳ございません。
先日、ズームレンズの光路図を見せていただくことができ、すんなり理解するできました。納得です。
3度もご回答どうもありがとうございました。

回答No.9

ikkyu3

No.4です。
少し補足しましょう。
＞例えば70-200/F2.8のレンズはレンズ系をさらに小さくすれば70-200/F2.0-F2.8などのように、F値を変化させることができる。
＞と解釈されてしまいます。
なぜ解釈などするのか分かりませんが、レンズを小さくするとＦ値は、その定義式からお解かりのように、大きくなります。解釈は、無用と思います。
Ｆ値の定義式の誤用かな。

ズームレンズの設計は、広角側を設計して、それをデチューンして望遠側にするような手順は、小型軽量・廉価版の設計のときのみ技術水準の低い場合に通用するかもしれませんが、通常は製品企画により、着手前に通しのＦ値の高級レンズを作るのか、小型軽量・廉価版のＦ値の変化するタイプにするのかを決めてから着手するのが普通ですから、設計から違う計算をします。

レンズ設計は、企画の仕様を与えれば、コンピューターによる自動計算で諸元が計算されます。
例えば広角側で必要であった前玉周辺は、望遠側では不必要なことがあっても、通しのＦ値のレンズを作るためには、必要です。
多分、ここが無駄な気がして気になるのでしょう。
当然この部分の望遠のときの収差などは補正の必要が無いので省略されます。

お礼

お礼が遅くなり申し訳ございません。
先日、ズームレンズの光路図を見せていただくことができ、すんなり理解するできました。納得です。
3度もご回答どうもありがとうございました。

回答No.8

siyuno_o

＞マニュアル(露出)撮影時に絞り固定であってもズーミングの度に入射光は多少は変化するので露出調整（確認）はその都度するものだと思っていたんですが・・・。

そうとは限りません(無視できる範囲の場合もあります)
同じ物を、焦点距離だけ変えて撮ったとします
望遠側で適正であっても 広角側では、周辺光の影響で露出補正が必要になることもあります
スポット測光にしたら良さそうに、思えますが実際構図の関係で被写体が中央にあるとは限りません

結婚式の披露宴などのように、明るさが均等な場合やキャンドルサービスの時もマニュアル露出が、便利だと思っています

＞つまり、開放F値が変化するカメラはT側を基準にすればW側は必ず明るいほうに可変するのですから、それを開放F値固定にすれば必ずT側の暗いほうに固定されるわけですね。
だからF値可変がいやならT側(暗い方）の開放F値に固定すれば良いだけだと思うのです。

それはボディ側で絞り調整の出来るカメラの話で、ニコンやペンタックスのようにマニュアル時代からのシステムを、受け継いでいるカメラの中には、オートではボディ側から調整できてもマニュアル露出ではレンズ側絞りリングで、調整する物がありこの場合望遠側の表示F値より実際のF値が暗くなります
アニュアル露出カメラを、使ったことのない方には、分り難いと思います

お礼

2度に渡りご回答どうもありがとうございます。

なぜか質問の趣旨とずれてきたようですので、本コミュは議論の場ではないので、特にコメントは控えさせていただきすが、
＞アニュアル露出カメラを、使ったことのない方には・・・
私は写歴33年のうち26年間は、マニュアル露出カメラ（オリンパス）を使ってきていたので(今は全然無い）、むしろ最近のボディ側で操作することに慣れていない方です。

ともかく、気を悪くされました事については深くお詫び申し上げます。m（_ _）m

回答No.7

siyuno_o

機構的なことは、分かりませんが

＞わざわざ有効口径を小さくして暗いF2.8にしているのはなぜだろうかという素朴な疑問です。
マニュアル(露出)撮影時に解放値が変動するとズーミングの度に、露出調整が必要になりとても不便になります
撮影条件によっては、AEだと光線の関係で、バラツキが出ることがあり
露出を、固定して撮影する方が、便利なときもあります

AE(オート露出)カメラが出てくるまでのズームは、解放F値が固定されているのが普通でしたが
カメラ側で、露出調整の出来るAEカメラの登場で解放F値の固定にこだわる必要が無くなり
廉価で小型化し易い解放値変動タイプが、一般的になりました

私の持っているタムロンSP70-200F2.8はズームしても絞り羽根で調整している様子がありません
おそらく 絞り羽根の設置場所に秘密があるようです

最近手に入れたペンタックスDA16-45F4は絞り羽根が変化しています
安く作る為の工夫かも

お礼

ご回答どうもありがとうございます。

マニュアル(露出)撮影時に絞り固定であってもズーミングの度に入射光は多少は変化するので露出調整（確認）はその都度するものだと思っていたんですが・・・。

＞露出を、固定して撮影する方が、便利なときもあります
そのときは、ズーミングに関係無くT側(暗い方）の開放F値に固定すれば、同クラスの開放F値の固定レンズと同じだと思うのですが？。

つまり、開放F値が変化するカメラはT側を基準にすればW側は必ず明るいほうに可変するのですから、それを開放F値固定にすれば必ずT側の暗いほうに固定されるわけですね。
だからF値可変がいやならT側(暗い方）の開放F値に固定すれば良いだけだと思うのです。
ましてや開放F値可変のほうが安価にできる場合が多そうですから。

突込みばかり入れているようで申し訳ありませんが、
決して悪気は無いので、どうもスッキリしないのでご理解ください。
頭の悪いただのバカだと思ってやってください。

回答No.6

foobar

絞りの径が一定でも、ズーミングに伴うレンズと絞りの位置関係の変化でレンズの有効径（レンズ前方から見た絞りの大きさ）は変化します。
（70-210mmズームだと、210mm側のほうが有効径が大きくなります）

このため、F値の変化するズームレンズでも、F値の変化の幅は焦点距離の変化幅よりも小さいです。

お礼

ご回答どうもありがとうございます。

現在所有のレンズが、
キヤノンの　EF70-200/2.8Lと　EF100-400/F4.5-5.6L なんですが、
このどちらのレンズもT側開放F値は焦点距離と径の関係からそんなものだと思うのですが、
EF100-400/F4.5-5.6L のW側は少しだけですが明るいので助かります。
開放F値の変化がいやならF5.6で使えばよいと思うのですね。

例えば、このレンズを設計変更してF値固定にしてもF4.5固定ということは絶対無いと思います。
多分、F5.6で固定だと思うのです。

これが、この質問のきっかけなんです。

回答No.5

kuma-gorou

【追記】

>例えば、70-200/ｆ2.8 のレンズの200ｍｍ時に開放F2.8なら
理論的には70ｍｍの時は開放F1くらいになるはずです。

現実には、前玉の口径のが制限になり、そこまでは明るくなりません。精々F２～2.4止まりではないかと推測します。

お礼

光路上の制限ですね。それは理解できます。
個人的にはW側で少しでも明るく出来るのならそうしてもらいたいという気持ちですね。２度もどうもありがとうございました。

回答No.4

ikkyu3

＞ズームレンズの開放F値は理論的には変化するはずだと思うのですが、
設計しだいで、どうにでもできる問題です。
ズームレンズの絞りの有効径は、理論的に固定されている訳ではなく、製品企画や設計で決める問題です。

ズームレンズはレンズ間の距離を変えることで焦点距離を変化させていくレンズで、開放Ｆ値が変化すると使用上は不便なので、従来は開放Ｆ値が変化しないように設計する（絞り径をレンズ間の距離の変化にカムなどでリンクさせる）のが一般的でしたが、最近は、小型軽量・廉価の企画でレンズ径を小さくするために開放Ｆ値が変化するものが多いです。

お礼

ご回答どうもありがとうございます。

＞製品企画や設計で決める問題です。
ということは製品企画上の都合で意図的にデチューンしていると解釈してよろしいでしょうか？

＞最近は、小型軽量・廉価の企画でレンズ径を小さくするために開放Ｆ値が変化するものが多いです。
せっかくご回答いただいてすみませんが、そのご回答では、
例えば70-200/F2.8のレンズはレンズ系をさらに小さくすれば
70-200/F2.0-F2.8などのように、F値を変化させることができる。
と解釈されてしまいます。
もちろん、違いますよね。
レンズ系をさらに小さくすれば「T側で暗いほうに変化」ですから質問の趣旨とは逆になってしまいます。
大変失礼しましたm（_ _）m

回答No.3

kuma-gorou

No.1さんの回答どおり、ズームカムと絞り機構が連動し、絞り値を一定に保つようになっているからです。
事実、開放で前から覗き、T側からW側にズームすると絞りが連動している様子が観察できます。

ある意味、W側ではもっと明るくできる筈ですから勿体無い気もしますが、Lレンズを名乗るからには、画質面での妥協は出来ないのでしょう。

お礼

レンズを見てみると、ちょっと見難いのですが、確かに絞りが変化しているようにも見えますが、玉が前後してそう見えているような気もします。

>W側ではもっと明るくできる筈ですから勿体無い気もしますが・・・
まさしくそこが一番の疑問です。意図的デチューンなのでしょうか？

ご回答どうもありがとうございました。

回答No.2

arukie

解放F値固定は、ズーミングしてもレンズの全長が変わらず、中で画角だけを変化させているからでしょうね。

F値が変わるレンズは、多くの物がレンズ自体の長さが変化するため、それに伴い解放F値が変化していると思います。

お礼

早速のご回答どうもありがとうございます。

確かに、外見だけ見るとF値固定ズームレンズは全長が変わっていないようですね。
その辺の違いを光学的、機構的にご説明いただけると幸いです。