【カメラ技術解説】もっと明るい大口径レンズがほしい!?「なぜF0.95より明るいレンズが出てこないのか？」～原理的に可能性を見てみる、しかし、、、～

超大口径レンズってあこがれでもありますね。では、どこまで明るいレンズができるのか？その必要性は？をお話してみました。
00:00　オープニング
00:30　超大口径・超高速レンズの歴史
02:21　技術的に難易度が高い理由…F値基本式のおさらい
03:17　技術的に難易度が高い理由…大口径レンズの光束
04:15　技術的に難易度が高い理由…FB=40㎜程度の一眼レフの場合（フルフレーム）
05:12　技術的に難易度が高い理由…FB=20㎜程度のミラーレスの場合（フルフレーム）
05:26　技術的に難易度が高い理由…FB=20㎜程度のミラーレスの場合（マイクロフォーサーズ）
05:48　原理的に超大口径・超高速レンズを作れる条件
06:13　F0.65のレンズは作れるか？
07:04　マイクロフォーサーズでの最小F値の可能性は？
07:47　超大口径・超高速レンズの必要性
【紹介レンズ】
・Voigtlander フォクトレンダー 標準レンズ SUPER NOKTON 29ｍｍ F0.8
amzn.to/43b1Ump
【マイク】
・FIFINE K669
amzn.to/3gHMArb
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・カメラ開発者
　　精密メカ設計、光学メカ設計、商品企画、機種リーダー、
　　BtoB開発リーダー、カメラ開発部門リーダーとして33年間従事
・受賞歴
　　　　　個人　　　　：日本写真学会　技術賞受賞
　　リーダープロダクト：日本カメラグランプリ　大賞
　　　　　　　　　　　　日本カメラグランプリ　記者クラブ賞
・特許
　　出願　約300件、登録　約100件

[@ha-sl6jl]

国内メーカー純正のF0.95レンズが、ミラーレスの中でも特にフランジバックが短く、口径も大きなニコンZマウント用レンズとして登場したことは偶然ではなかったんですね。

[@54miya87]

レンズ口径の図わかりやすいですね。判断できるスキルありませんが勉強になります。ありがとうございます。

[@user-hs8xy5vy4z]

F値が明るくなると収差がどんどん大きくなるという問題もありますね

[@user-it1lk9nr5m]

むちゃくちゃわかりやすい。びっくりした。

[@user-xf2sg6fw2l]

焦点距離50mmのレンズで縦位置で100cmとモデル撮影でウエストショットのF値毎の被写界深度〜撮影距離140cm F値5.6 25cm F値4　18cm F値2.8　12cm F値2　9cm F値1.4 6cm F値1 4cm 成人女性の胸板の厚み21cm 成人男性の胸板の厚み23cm 人物撮影においては身体の厚み分の被写界深度は必要なので、よくありがちなケースに置いてもF値が小さいレンズは役に立ちません 勿論、縦100cmのウエストショットから縦135cmのニーショットに変えると被写界深度を25cm確保するF値は3.5になり、180cmのフルショットで被写界深度25cmになるF値が1.8になります 私は大体この3パターンを撮りますが、実際ズームレンズ使い撮影距離でなく焦点距離変えますが、焦点距離でなく撮るサイズによって被写界深度25cm確保するF値が決まります 勿論今回のものはフルサイズのカメラ使用時のデータにはなりますが、これ知っておくとかなり失敗なくなると思いますよ

[@05Mizuno]

いつもありがとうございます。同じ様な疑問を持っていたのでスッキリしました。そうするとCanonさんの「EF85mmF1.2」と言うのは長いフランジバック用のレンズですから凄いのですね。 このレンズを見るたびに思うのですが、後ろ玉の口径がコネクタ端子径と同じくらいなのですね。社内規定の掟破りのレンズだといつも思っています。開発を指揮した方は相当な凄い方でしょうね。 次回も楽しみにしています。

[@eidrag]

wow I feel this is great lesson on how to calculate those values

[@mk-zx4cw]

ありがとうございます。

[@orangetree680]

今回も大変興味深いお話で、ありがとうございます。 ハイスピードレンズへの憧れから、ちょうどNOKTON40mm F1.2のZマウントを購入したところでした。

[@camera_club_TV]

おお！感想聞きたいなぁ、、、

[@patent2229]

大変勉強になりました。 あまりにもF値が小さいとイメージセンサの受光素子から集光レンズまでのわずかな距離さえ問題になるような気がしましたが、文字を打っているうちに収差の影響の方が大きい気がしてきました。他にも周辺光量の減少とか色々問題がありそうですね。

[@camera_club_TV]

おっしゃる通りですね。課題が何倍にも膨れ上がります。

[@vpkaerun744]

よくわかりました！F値が小さいこと＝正義とはならんわけですね！

[@hikaruholorin3476]

アッベの正弦条件は、あえて無視しているのでしょうか？　F0.5以下なんて、結像系交換レンズとして原理上ありえないということを先に言うべきではないでしょうか。 なお、レンズのF値は像中心のF値であり、ビネッティングありきなので、大口径レンズでもマウント径がそこまで大きい必要はありません。

[@qingbu]

日本メーカーはやらないけどスペック番長の中華メーカーがF0.85だしそうだよな。クセがめちゃくちゃ強そう。

[@user-ez5pl3zn5q]

TTartisanが0・95出してますね。日本製だとコシナのスーパーノクトーンF0・8かな。ただ中華レンズの6倍します。 　ノクトーン1.2はフジフィルムに使っていますが、普通には使えます。マニュアルなんでスナップには絞って使っていますが。フィルム時代と違うので明るいレンズの良さを引き出すのは難しいですね。

[@XY-lo3so]

コシナのSuper Nokton 29mm F0.8ってすごいことなんですね。

[@SWORDFISH0910]

自分もフォクトレンダーをOM-1で使ってます

[@kagerou_arizigoku]

極端に明るいレンズ…絵画の撮影用かな？ コンデジなら設計しやすそうですね。

[@Milepoch]

とはいうもののパナのf1.4のコンデジは素晴らしい、解像的にね スマホの画質がいいのもレンズが明るいから 小センサーはF0.95あってもいいかもしれない

[@user-ez5pl3zn5q]

@Michio Nomaスマホの画質については、光学系の制約をソフトウェアでカバーしているんだと思います。明るいレンズ搭載するよりはソニーがトライしていているように1型センサー入れるとかの方が画質はあがると思いますが、それならソニーのRX100シリーズ持っていったほうが楽しいように思います。

[@odenmaster]

最近のイメージセンサーは積層構造だったりするし、こんな深い角度で入る光線を正常に処理するのはたぶん無理ですね。フィルム時代なら金かければできたかもしれないけど、同じ設計の光学系でもデジカメだと破綻するという・・・（実例もあったような）

[@scramberry_io]

焦点距離が短いはずなのに、広角大口径レンズって標準大口径や望遠大口径よりでかいなぁと思ってたのですが、マウント径に無理やり収めるためなのかも？と理解できました。

[@kapokimuramasa]

現実的にはバックフォーカス÷電子接点より内側の口径　がF値の限界になると思います。 撮像素子の大きさは光学性能への影響以外は関係ありません。

[@IgaguriMK]

ミラーレスかつ電子シャッターなら、撮像素子をマウント面まで前に突き出してフランジバックを0にすることも可能そうですね。 レンズ交換が怖すぎますが。

[@camera_club_TV]

こわい！www

[@TV-jm4re]

有益な動画をありがとうございます。F0.95のレンズは実際にT値ではどのくらいになるのでしょうか？

[@camera_club_TV]

これはレンズ枚数やコーティングなどで変わるので一概に言えないですが、エイヤの計算ですが、10群10枚として、ガラスの透過率0.9998^10≒0.998、ARコート20面なので透過率0.998^20≒0.961　両方で0.959　つまり、4.1％光量ダウンします。 あくまでも計算上だけですが、F0.95ならT0.98くらいになりますね。

[@user-wl8vh9rf7g]

昔のレンズだと思いますが、レントゲン・レンズなら日本でも0.65ぐらいのものがあるようですね。ただカメラに付けて撮影すると、マクロレンズみたいになってしまうそうです。

[@boli7837]

いつも勉強させていただきありがとうございます。原理を知りたい私にとって唯一無二のチャンネルです。 昔からの疑問なのですが、複数枚から構成されるカメラレンズの焦点距離は、何をもって決められているのでしょうか？ カメラ内に、主となるレンズがあるのか、肉薄レンズと考えた場合の実効距離として表示しているのか。教えていただけたら幸いです。

[@camera_club_TV]

お役に立てているなら本望です！ 複数枚用いるのは収差補正、絞りを設けるため、全長を短くもしくは長くするなど全てを達成するためですね。焦点距離の意味合いは薄肉レンズのそれと同じです。

[@boli7837]

@@camera_club_TV お返事いただき本当に嬉しく思います！ありがとうございます！ レンズ鏡筒そのものを1枚のレンズと考えて、その鏡筒の入射口から射出口の中心がレンズ中心となり、そこから焦点(センサー位置)までの距離が焦点距離ということでしょうか？ インナーズームレンズも存在しているため、僕の解釈は間違っている気はしますが、、、

[@camera_club_TV]

薄肉レンズ１枚に置き換えればそれで良いです。ただし、薄肉レンズの置く位置は、現物の鏡筒の１枚目の位置ではありません。

[@boli7837]

@@camera_club_TV ご回答いただきありがとうございます。おかげさまで以前よりも理解を深めることができました。これからも動画楽しみにしております！

[@IgaguriMK]

f値を1段小さくすると口径が√2倍。 体積は3乗なので2√2=2.83倍のスケールになり、レンズ重量もほぼ体積に比例するとすれば同様。 フルサイズ用だと、カメラを構えるというよりレンズを担ぐというような風景になるでしょうか。

[@camera_club_TV]

交換レンズの重量はほぼガラスの重量で決まってしまいますから、おっしゃる通りの風景が見れると思います。ｗ

[@Lostek]

流星撮影用にF0.8のレンズ持ってます。建前は防犯カメラ用として作られてますが多分,盗撮用でしょう.EF50mm/F1.0Lも天文台メンバが持ってます.後玉の中に電子接点がハミ出してます.それでも1段絞ればバッチリ写るしケラれビネッティングも問題無し.1段絞ってもまだF1.4の余裕.あと東大木曽105cmシュミット反射は1000mm/F0.95です. しかし明るい光学系をデジタルで使うと"入射角"の問題が発生するので,今はF3に伸ばして8x10乾板の代わりにEOS 6D初代の画像センサを基にした画素数の少ない=開口角の広い画像センサでサーベイしてるそうです.最近のデジカメは画素数を増やし過ぎて開口角が狭く成り過ぎてかえって画質を落としてしまってます. レンズ口径,マウント口径に続いてそれに見合った画像センサの開口角も必要に成ります.

[@camera_club_TV]

なんちゃって裏面照射ではない、まっとうな裏面照射がいりますね。

[@CreamNineSixOne]

コメント失礼します。 いつも参考にさせて頂いております。 ふと疑問に思った事があるのですが、大三元などのF値が固定されたズームレンズは何故F値通しで設計されるのでしょうか? F値の計算式が焦点距離÷口径なので70-200F2.8の200mm側でF2.8を実現しているなら70mm側はもっと明るくできるはずなのではないでしょうか？ 過去に同じような解説がありましたら申し訳ありません。

[@user-ez5pl3zn5q]

確かにそうですね。前群繰り出しならそうなるはずですがインナーフォーカスならある程度は理論どおりにならないのでは？カメラ部さん解説お願いします。

[@K-ct8gn]

極端に明るいF値ではマウント開口径がボトルネックの一つになるようですが、仮にレンズのF値に対してマウント開口径の大きさが足りない場合には、写真はどのように映るのでしょうか？ 例えばF0.95のレンズにフォーカルレデューサーを付けてむりやり明るくした場合にどうなるか気になります。

[@camera_club_TV]

光学設計的にそのマウント径にあわせて頑張っていますから、画像そのもので大きな差がみられるような製品は無いでしょう。ただ、ミラーレスではショートフランジバックなので斜入射角が物理的に寝てしまう、収差を抑えるためにどうしても長めになるなどの課題があります。 いづれにせよ制約の中で最大限の努力をしている設計者の腕の見せ所ですね。

[@lottengammarki3504]

なぜ明るいレンズがほしいのか、それは浪漫だからである！人々はうっすい被写体深度を求める。 世はまさに大口径時代！

[@user-ek2rb4fj3f]

ツァイスって値段はめちゃ高いけどめちゃ高性能の顕微鏡メーカーちゃうかったの！？カメラレンズ出してたのか！まあ、顕微鏡も光学機器やから不思議はないか…

[@MelonSun]

But microscopes do have super large apatrue lenses (objectives), like 63X N.A.=1.45, so it is still feasible when needed.

[@gara_gara3241]

そもそも実用上そこまで明るいレンズって必要あります？ポトレとかやらないのでよくわかんないですけど、F1.4よりも明るいレンズって35ｍｍや50ｍｍでガンガン近づくとかでもない限り使わない気が…

[@Nakazawakatsuyoshi79]

5:08 SONY Eマウント...

[@camera_club_TV]

ん？

[@user-ge3ny7sx1r]

Canonにあったな、恐ろしく高価であった(@_@)

[@shintenhou229]

ダイヤモンドレンズなんてどうじゃろ？

[@Nis-vl6xg]

X線ってガラス等で屈折するんですか！知りませんでした。

[@Urami_Matarou]

x線用と言っても直接x線で撮影するわけではなく、x線で蛍光板を発光させてそれをカメラで撮影するわけです。 したがって蛍光板の発光の種類よりフィルムもレギュラーとオルソがあります

[@Nis-vl6xg]

おお！そう云う事だったのか。ありがとう。

[@user-ez5pl3zn5q]

Ｘ線も周波数が高いですから直進性は高いですがわずかには屈折すると思います。アルミかなにかの素材で凹レンズを重ねて屈折させたと思います。実用ではないでしょうが。うらおぼえで申し訳ありません。

[@energy-freeenergydrink7774]

www.jssrr.jp/journal/pdf/19/p314.pdf 上の文献の3.2節にX線の屈折レンズについて書かれています。ご参考まで。

[@user-gw8vb9yf4w]

受光部が小さくなるとF値が大きくなるのかな？ それだと基準に意味がないような

[@camera_club_TV]

F値はあくまでもレンズの話です。 受光部(撮像素子サイズ...画素ではない)の大きさで相似形で光学系サイズも変わるだけです。

[@user-gw8vb9yf4w]

F値はレンズのグレードを示すものだと思っていたけど必ずしもそうではないってことなんですね

[@camera_club_TV]

明るいF値レンズを作るのには、お金かかるから高いのであって、「品質グレード」ではないです。 が、結果的に「製品グレード」になっちゃってますね。ｗ

[@user-qe4mo3qu6h]

理論上は、F0.5が最大口径ですよ。大口径になれば、レンズ枚数が増えて透過率が下がりますから。T値が問題になります。

[@kapokimuramasa]

正弦条件（Sine condition）ですね。