レンズの全体的な集光は開口にのみ依存していますか？

私の印象では、レンズの絞り値が集光能力を決定しますが、それがどのように機能するか理解できません...

望遠鏡での集光を考慮する場合、対物レンズ（またはミラー）の直径に依存します。光はすべての方向に放射されるため、これは私にとって完全に理にかなっています。したがって、面積が大きいほど、より多くの光を集めることになります。カメラのレンズでも同じであるはずです-大きいレンズは被写体からの光の円錐をより多く拾い、センサーに焦点を合わせます。

F / 0.95レンズを見たことがありましたが、F / 2.8レンズよりも大きく見えないので、それがどのように機能するのか物理学がわかりません。

基本的には、レンズの集光能力は、その最大開口によって決まります。使用される材料の透過率にも影響がありますが、非常に小さいです。

大口径レンズには大きなバレルがあると予想されるという点で直感は正しいですが、口径はレンズ開口部の*見かけの**サイズを焦点距離で割った比として指定されます。したがって、200mm f / 2.0レンズは、200 / 2.0 = 100mmの開口部を見るのに十分な大きさの前部要素を備えている必要があるため、バレルは少なくとも10cmでなければなりません。ただし、20mm f / 2.0には10mmの開口部しかないように見えますが、これはほとんどのレンズサイズに比べて小さいものです。

問題を複雑にするために、広角レンズには、フレーム全体の口径食を防ぐために、口径によって決まるよりも大きな前部要素が必要です。約50mmより短い焦点距離の場合、開口部にかかわらず焦点距離が短くなるため、レンズのサイズが大きくなり、集光能力も低下します。

良い例です。このニコンのレンズはf / 2.8のみです。

しかし、その極端な広角の性質のため、絶対に巨大です。

* 100mm f / 2.0は、レンズの中央の物理的な開口部が実際に直径50mmであることを意味するのではなく、レンズの正面から見たときの開口部の画像の直径が50mmであるように見えることに注意してください。多くの場合、実際の開口部は小さくなりますが、レンズのフロントエレメントは理論上のサイズに対応できる大きさでなければなりません。

レンズの物理的直径がレンズの集光特性に直接影響することはほぼ正しいです。

ただし、レンズの焦点距離も考慮する必要があります。

数学は非常に簡単です。

最大開口（Fストップ）=焦点距離/レンズの直径

例として、f / 4を選んでみましょう。

• たとえば、400mmでf / 4を達成するには、レンズの直径は100mmになります。
• 100mmでf / 4を達成するには、レンズの直径を25mmにする必要があります。
• 50mmでf / 4を達成するために、レンズの直径は12.5mmになります。

たとえば、あなたの質問で述べたようにf / 0.95を達成するために50mmレンズ、そしてこれがf / 1より小さいので、レンズの直径は実際にレンズの焦点距離よりわずかに大きい必要があります52.63mm。

方程式を次のように切り替える方が簡単な場合があることに注意してください。

レンズの直径=焦点距離/最大開口（Fストップ）

したがって、f / 0.95レンズがf / 2.8レンズよりも大きくないという元の質問については、両方のレンズの焦点距離が同じであることを確認する必要があります。それから、0.95が実際に2.8よりも大きいことがわかります。上記の式を使用すると、それぞれの物理レンズの直径を正確に計算できます;-)

私はそれが理にかなっていることを望みますか？？？

他の人は、入射瞳と前部レンズの違いをすでに説明しています。集光力がFナンバーで与えられる理由を説明したいと思います。

望遠鏡と写真レンズの違いは、通常、望遠鏡を使用して小さなオブジェクト（角度サイズが小さい）を撮像することです。そうすると、スコープの焦点距離に関係なく、被写体はほぼ常に視野に収まります。対照的に、ほとんどの場合、カメラを使用して、フレームを完全に満たすシーン全体をキャプチャします。次に、焦点距離を短くすると、より多くのシーンをキャプチャできるようになります。

これは、「集光力」の評価方法に大きな違いをもたらします。天文学者にとって、集光力とは、地球上で与えられた照度を提供する小さな光源 から光束を集めるスコープの能力です。したがって、入射瞳の表面積に相当します。写真家にとって、集光力とは、レンズ（またはカメラ） が与えられた平均輝度の拡張シーンから光束を集める能力です。それは、入射瞳と視野の両方に依存します。そのため、未加工の開口径ではなくf値を使用します。

関連する質問に対するこの回答も参照してください。

望遠鏡を止めることを考えてください。多くのスコープには、中心に円形の穴があり、その上に補助キャップが付いたレンズキャップが付いています。

レンズキャップをオンにしてセカンダリキャップをオフにしてスコープを操作すると、スコープが停止します。これで、たとえばf8スコープは、対物レンズの直径を変更しない f20スコープになります。これはカメラの前に望遠鏡を始めて、あなたとまったく同じ混乱を経験して以来、本当にびっくりしました。

古い35mmフィルムカメラがありますか？背中を開いてレンズを通して見ると、本質的にあなたの目はフィルムになります。シャッターを押します。ほとんど円形の開口部から短い閃光が見えます。（さらに良いことに、短いフラッシュが短くなるようにシャッター速度を遅く設定します。）絞り設定で遊んで、f2.8とf16を比較してください。円形の穴のサイズがどのように変化するかに注目してください。

古いフィルムカメラをお持ちでない場合は、DSLRでこれを試してみてください。ただし、正面を見て、レンズの内側にあるものを探してください。

カメラはたくさん停止します。これは、露出の長さを変更するとともに被写界深度を制御するために必要です。

望遠鏡が停止することはめったにありません。あなたはおそらく太陽または月の観測のためにそれをしたいだけでしょう。どうして？余分な光は必要ありませんが、APO屈折器がない限り、それを停止すると色収差が大幅に減少します。フィラデルフィアでガリレオ望遠鏡を見る機会がありました。おそらく直径は1〜1.5インチでしたが、0.5インチ程度の小さなものに絞られました。これは、原始レンズの収差を減らすために行われました。