広角プライムレンズの開口部が比較的小さいのはなぜですか？

広角プライムレンズの多く（少なくともCanonの場合）は、通常の望遠レンズや望遠レンズよりも口径がやや小さいことに気付きました。たとえば、通常のCanon 24mmプライムはf / 2.8で、50mmプライムはf / 1.8です。

理論的には、開口部が焦点距離の長い素数よりもはるかに小さいため、大口径の広角レンズを作成できるはずです。それでは、なぜ大きな口径の広角レンズがないのですか？開口部を大きくすると、レンズが持つことができる最小の開口部が制限されます。これは、風景写真の被写界深度に影響を与える可能性があるためです。

大まかに言えば、広口径レンズは焦点距離が長いほど設計が容易です。400mm f / 1.4レンズが表示されないのは、製造上の問題によるものです。たとえば、このような開口に必要なサイズの要素を製造しながら分散を低く保つことができます。f / 1.4の指定は、開口絞りのサイズが焦点距離を1.4で割ったものであることを意味します。技術的には、そのサイズでなければならないのは開口絞りの画像です。つまり、前面の要素は少なくともその大きさでなければなりません。

キヤノンのスーパーテレフォンの最も広い部分を見ると、150mmが経済的な限界に近いように見えるパターンがあります。

• 400 / 2.8 = 142mm

• 600 / 4.0 = 150mm

• 800 / 5.6 = 142mm

焦点距離が登録距離（ほとんどのDSLRの場合約46mm）より短いレンズは、レンズの後ろに本質的に逆望遠グループ（または「ワイドコンバーター」）であるレトロフォーカルデザインとして知られるものを組み込む必要があります。レンズが広ければ広いほど、レトロフォーカル設計のために、より多くの補正を実行する必要があり、これらの補正は広口径レンズではより困難です。

Canon 24mm f / 2.8および50mm f / 1.8のデザインを見ると、これを見ることができます。

Canon 24mm f / 2.8

50mm f / 1.8

50mmが絞りに関して非常に優れた価格/性能比を提供する理由は、35mmカメラの場合、焦点距離がより単純な非レトロフォーカル設計を可能にするのに十分長いスイートスポットに50mmが置かれるが、良いF値を得るにはガラスを使用する必要があります。

現代の広角レンズは、実際には逆望遠です。そのため、焦点距離が短くてもガラスがたくさんあります。さらに、収差を補正するために必要なガラスの量は、通常の焦点距離のレンズよりも大きくなります。

キヤノンには、28mm f / 2.8と28mm f / 1.8の両方のレンズがあります。この表（PDF）によると、f / 2.8は5グループ5のレンズ構成であり、f / 1.8は9グループ10のレンズ構成です。したがって、ガラスエレメントの数はほぼ2倍になり、1ストップよりも少し大きくなり、28mmはそれほど広角ではありません。

広い開口は、最小の開口には影響しません。絞り羽根の形状により、極端な広角で非常に正確なf / 32が得られないという機械的な問題がある可能性があります。

また、開口部を小さくすると見かけの被写界深度が増加しますが、回折によりシャープネスが失われます。詳細については、このサイトでそのトピックを検索してください！

それほど簡単ではないからです！

速いレンズを作ることは、「大きな穴」を作るだけの問題ではありません。レンズはフレーム全体をカバーするように光を「曲げる」必要があり、極端な曲げ（広角の場合のように）ほど収差が大きくなります...