回答:
最大口径が広くなればなるほど、一般的な光学収差が発生しやすくなります(「単純な」レンズの場合)。広口径レンズは、これらの光学収差の補正により多くの労力をかける必要があるため、合理的なコストで製造することがますます困難になります。追加のレンズ要素は、色収差(f / 2よりも広い開口で非常に恐ろしいことがあります)を緩和し、歪みを補正し(直線的な動作を維持し、歪み効果を最小限に抑える)、球面収差とそれに起因する焦点シフトを補正するために必要です(または、球面収差を残し、追加の電子インテリジェンスを使用して焦点シフトを修正します)など。
また、f /#を大きくすると、他の同様のレンズで許可される光の比率を維持する必要があることに注意してください。f / 0.9レンズは、f / 1.4レンズよりも1.5倍多くの絞り(2倍以上の光)を可能にする必要があり、それを実現するための開口部の物理的サイズは、より大きなレンズバレル直径を必要とすることがよくあります。バレルの直径を大きくするには、少なくとも前部の要素を大きくする必要があり、これはレンズのコストを急速に増加させる可能性があります。f / 0.5レンズは、f / 1.4レンズ(光の8倍の体積)としてほぼ3ストップ以上の光を通過させる必要があり、直径が2.8倍の物理的開口が必要です。相対的な開口部から計算される物理的な開口部のサイズは、前部レンズ要素を通して見たものであることに注意することが重要です。(これは内部を少し拡大する傾向があります。)開口部の実際の物理的サイズは通常それほど大きくありませんが、f / 1を超える特に大きな最大開口部を持つレンズは一般にかさばるレンズバレルを必要とします。より多くの光学系を備えたマウントよりも大きな開口部を補正することは可能ですが...それは、より広い開口部の追加コストが作用する部分の一部です。
光学収差の増大する影響を補正する必要性と組み合わせて、より高速のレンズは、より大きな要素、より多くのガラス、より多くのグループ、より多くの移動グループを必要とします。それは莫大な費用になり、ほとんどの写真家にとって範囲外の価格を必要とします。Zeissのようなメーカー、f / 0.7レンズ(私が知る限り、地球上で最速のカメラレンズ)の作成に関して言えば、それはおそらく、お金のメーカーというより名声のものです...最高のレンズ地球上のメーカーは、すべての場合で最高のレンズを持っている方が良いでしょう?;)
(結局のところ、Zeissは、優れた光学系を備えており、最速の50mm f / 0.7レンズと、Apo Sonnar T * 1700mm f / 4レンズを備えた最長でクリアな望遠レンズを備えています...私を信じて、1700mm f / 4は50mm f / 0.7とほとんど同じくらい狂っています...それはそのような長い焦点距離のための光のトンです!)
f / 1.0よりも速いレンズが存在しますが、1.0を下回ると、ガラスが実際に入射光を曲げることができる限界に近づいているため、価格が急騰します!公差は非常に厳しくなり、製造は高価です。ガラス(屈折率1.5)の場合、制限はf / 0.5程度であるため、クォーツやサファイアなどのよりエキゾチックな材料を使用する必要があり、コストがさらにかかります。誰かがあなたが計算できるスレッドをオンラインで読んだことがあります。f/ 0.25レンズを作ることができますが、それは完全にダイヤモンドで構築する必要があります...
「フラッシュを使わずに屋内でより良い写真を撮る」ことは、それを行うには十分ではありません。「初めて月の表面を歩いて行く」ようなものでなければなりません...
私が今まで聞いた中で最速のレンズはf / 0.55で、キヤノンの伝説的なf / 1.0よりも2ストップ近く高速でした!それらは、シリコンウェーハのリソグラフィエッチングに使用され、分解能を制限する回折を避けるために開口部が必要です。f / 16のDSLRでソフトな画像を生成するのと同じ効果は、より多くの詳細を抽出しようとすると、ますます広い開口部で発生し始めます。
他の人はすでにコストについて言及しており、彼らは正しい。
おそらく最も実用的な目的にとっておそらくより意味のあるもう1つは、被写界深度がほとんど蒸発せずにゼロになることです。ほんの一例として、約3フィート離れた50 mmレンズを使用したショットを考えてみてください。多かれ少なかれ典型的なヘッド/ショルダータイプのショットです。F / 1.0で、あなたの自由度がダウンして3/4にすでにあるTHSインチの。F / 0.5で、それは約3/8になりTHSインチの-たとえば、あなたが誰かのまつげに焦点を当てた、場合、目自体は(その逆または副)著しく不鮮明になります。
夜のガラスの下で切手の写真を撮ることがあなたの第一の野望なら、最小限のDoFは問題にならないでしょうが、ほとんどの被写体にとって、それをうまく使うのは難しいでしょう。
「カールツァイススーパーQギガンター0.33 / 40mm」と呼ばれるツァイスレンズがあります。
現時点では、Westlicht-Auctionでオークション中です。そのようなページへのリンクが許可されているかどうかはわかりませんので、ここに説明があります:
Carl Zeiss Super-Q-Gigantar 0.33 / 40mm(c。1960)これは、Contarex Bullseye用に製造された世界最速のレンズです。カールツァイスが広報目的で作ったユニークなレンズ-元バリンジャーコレクション。
周囲にサンプルがないため、このモンスターが写真を作成したことがあるかどうかは本当にわかりません。誰もがレンズの写真を撮ったように見えたが、それではなかった:-)
レンズマウントについて議論するつもりだったので、200mm f / 2.8を持ち、その開口部がカメラの開口部よりも大きい71.4mmであることに気付きました。だから、私が考えることができる唯一の理由はコストです...
マウントの直径よりも広い開口部の利点を得るには、メーカーは後部の要素で余分な作業を行う必要があり、費用がかかります。これは、彼らがほとんど誰もそれを買わないほどの費用がかかるレンズに労力を費やさないので、費用便益分析になります(Google、Canon 5200mmレンズが時々起こります)。彼らは、余分な光が実際に与えられたレンズに何を与えるのかと尋ねる必要がありますか?ほとんどの場合、焦点距離と開口部の比率が1:1になると、答えはそれほど多くないか、少なくとも正当化するのに十分ではないと思います。
マウントよりも大きな開口部の利点をどのように絞り込めるかについては、まあ、私は物理学者でもレンズメーカーでもありません...それを私より賢い人に任せます。関係なく、特定の焦点距離で取得できる開口部の大きさの制限ですが、どのように到達するかはわかりません。