F値が変わるレンズについて

質問

28-300mm F3.5-5.6のようなF値が変わるレンズは、もし全域F5.6で設計すれば外寸をより小さくできるのでしょうか？

回答No.8

noname#211632

レンズによっては広角側でわざわざ絞りを作動させてまで、F値を一定に保っているものもあるくらいです。

って、事はF値一定に保つには暗いところに合わせた結果になり、わざわざ絞りを作動させたり、他の方法で明るい広角側をわざわざ暗くするくらいなら（こういうレンズは大概高級タイプなので、無理に広角側を明るくすると高級タイプに対応できる性能が維持できない場合があるので一定にしていたりする）、中級や入門タイプのレンズではF値一定に保つためのコストを考えると、画質的にもそれなりでいいので、わざわざ暗くすることなく、そのままF値変動の形態を取っているのです。

なので、ご質問のようなレンズは、全域F5.6にすることにより外寸に関しては小さくなることはありません。
F値一定に保つために、新たに機構的に部品を組み込むか絞りの制御を変更する等コストもかかるので、価格は高くなり、故障の原因も増えることになるでしょう。

回答No.7

FEX2053

F値というものの「元に戻って」考えれば、その発想がナンセンスだ
ということが容易にわかります。

F値は、レンズの焦点距離を有効口径で割った値です。F値の定義から、
有効口径を一定にすると、焦点距離が長いほどF値は大きくなるのは
容易に理解できると思います。
https://ja.wikipedia.org/wiki/F%E5%80%A4

写真用レンズは多くのレンズの組み合わせなので、正確には簡単な話
じゃないんですけど、有効口径は「レンズの前玉の大きさ」とほぼ同じ
かやや小さい程度・・・ということが普通です。

ですので、前玉の大きさと最大焦点距離で、最大のF値はどうしても
決まってしまい、それ以下の焦点距離では「前玉の全てを有効口径と
して使わなくても、Ｆ値はより小さくできる」んですね。

なので、28-200mm/F5.6通し・・・なんてレンズを設計しても、
28-200mm/F3.5-5.6より小さくすることは難しいことが、原理的に
決まってしまいます。

逆に言えば、28mmでのF3.5という明るさは「オマケ」なんです。
まあ、おまけなんぞ不要だという意見もありましょうが（苦笑）

ただ、F値が明るくなるほどレンズ設計は加速度的に難しくなります。
特に広角側は、後玉と焦点面に一定の距離が必要なために、特殊な
設計が必要になり、簡単にF値を小さくすることはできません。
11-22mmなんてレンズがF4-5.6になるのはそれが理由です。

17-55のF2.8通しレンズが、17mm側でより明るく設計できないのは、
その辺が大きな理由です。

回答No.6

mac1963

高倍率でなくても解放値が一定になるような設計は口径が大きくなります
小さくはならないでしょう
同じくらいにはなるかな

回答No.5

t_ohta

ズーム幅が広くてF値の変化が無い（少ない）レンズは、屈折率の高い特殊な硝子を使ってテレ側でも大口径と同等の集光を行ったり、ズーム操作に合わせて内部でレンズを移動させるなどしてF値の変化を抑えています。
当然ながら高価に成ったり複雑な機構を収めるため大きくなってしまいますので、商品のコンセプトに合わせて仕様・価格を決めた結果、F値の変化があるレンズ無いレンズが存在します。

回答No.4

hayasi456

多分そうでしょうけど
ズームレンズとなると広角にした時に画像欠けない対物レンズの大きさが基準となりますね。
複数のレンズを組み合わせて焦点距離を変えても絞りの開放値を固定するには構造がより複雑になり高価になるでしょう。
高価なレンズを購入するのはマニアで、マニアは明るいレンズをこのむようですから全域F5.6
のズームレンズを作っても売れないのでメーカーは作らないのでしょう。

余談１
ほとんどの一眼レフのレンズには絞りが内蔵され、カメラ本体には絞りは有りません。
http://www.nikon-image.com/enjoy/phototech/manual/01/02.html
http://aska-sg.net/dc123/dc123-008.html

余談２
ほとんどのレンズの絞りはF8付近で最も円に近い形状になり最も優れた画質になるよう調整されていると聞いたことがあります。
テストしたサイトが有ったので参考に。
http://hajime3776.fc2web.com/lens-resolution.html
SIGMA 17-50mm F2.8 のサンプル画像もF2.8開放で撮ったサンプルは無いようです。
https://www.sigma-photo.co.jp/lens/standard/17_50_28/#/gallery

回答No.3

kagakusuki

申し訳御座いません。

>レンズの口径が一定である以上、

>>全域F5.6で設計

>などという事は不可能なのです。

というのは私の勉強不足による間違いでした。
　カメラ本体だけではなく、レンズの内部にも絞りを設ければF値が固定となっているズームレンズとする事も不可能ではない様です。
　只、F値が変化してしまうズームレンズであれば、カメラ本体に設けられている方の絞りを調整する事で明るさを調整しているため、内部に絞りを設けない分だけ外寸を小さく出来るのに対し、F値が固定となっているズームレンズでは絞りを設けなくてはなら無りませんし、F値が固定となっているズームレンズの中でも70-200mm F2.8等の一部の製品では、ズームの倍率にリンクして内部の絞りの開き具合を可変にする機構まで組み込む必要がある様ですから、一般的には外寸が大きくなるのではないかと思われます。

お礼

誠実なご対応大変ありがとうございます。
この短時間に詳しく調べてく下さったことに心から感謝致します。
宜しければ参考元などご紹介頂ければ幸いです。

「カメラ本体に設けられている方の絞り」は「レンズ内のカメラ本体側に設けられている方の絞り」ということでしょうか。
F値固定のレンズは、それに加えもう一つレンズ内に絞りが必要になると。

そもそもは、シグマの18-50mm F2.8（直径79mm 全長85.8mm）と18-50mm F3.5-5.6（直径67.5mm 全長62mm）といった例から、最近は超高感度が実用的になってきたので、暗いほうに合わせたより小さなズームレンズもあって良いのではと思ったことがきっかけでした。根本的にはズームしてF値が変わってしまうのが使いづらいということもあります。
仮に、計算しやすいよう28-280mm F5.6というレンズがあった場合、外寸はどれくらいになるでしょう？
絞りが一つで済む分28-280mm F3.5-5.6のほうがコンパクトなのでしょうか？

回答No.2

kagakusuki

カメラのレンズは一番前にある対物レンズによって光を集めますが、同じズームレンズを使った場合、対物レンズの面積は固定されていて、焦点距離によって変化する訳ではありません。
　焦点距離が28mmの時は、300mmの時よりも広い範囲が写ります。
　焦点距離が300mmの時は、28mmの時よりも狭い範囲しか写りません。
　同じ対物レンズを使っている場合、広い範囲からやって来た光の量は、狭い範囲の所だけからやって来た光の量よりも多くなります。
　一方、フィルムやCCDの面積は、焦点距離が28mmの時も300mmの時も変化しません。
　同じ面積に当たる光の量が多ければF値は小さくなりますし、光の量が少なければF値は大きくなります。
　つまり、

>28-300mm F3.5-5.6のようなF値が変わるレンズは

28-300mmといった焦点距離に応じてF値が必ず変わってしまうものであって、レンズの口径が一定である以上、

>全域F5.6で設計

などという事は不可能なのです。

補足

ご回答ありがとうございます。
70-200mm F2.8のようなレンズは、なぜF値が変わらないのでしょうか？

回答No.1

t_ohta

ほとんど変わらないと思います。
300mmでF5.6を確保する設計をしたら、28mmではF3.6まで明るくなったと解釈するのが妥当でしょう。

お礼

ご回答ありがとうございます。