大口径レンズを絞った場合のメリットは何ですか？

例として、2つのレンズがあるとします。

300mm f / 2.8はf / 8で使用されています
300mm f / 4はf / 8で使用されています

私の理解では、定義により、アパーチャを通過する光の量は、同じシャッタースピードで（同じ露出に対して）両方のショットを撮る必要があることを意味します。

とはいえ、たとえば、f / 8で定期的に使用する場合に、f / 2.8まで機能するレンズを購入するのはなぜでしょうか。（たとえば、f / 2.8では、被写界深度が浅すぎる場合があります-上記の例では、鳥の写真を撮ります）。

一部の人は、f / 2.8レンズはf / 2.8を達成するためにより多くのガラスを必要とするので、より多くの光を取り入れ、同じ絞りでより速いシャッタースピードで撮影できると言いましたが、私は実際には意味がないと思います。

理にかなっている他の唯一の可能性は、通常、レンズメーカーがf / 2.8を達成できるレンズでより良いビルド品質を生み出すことです。たとえば、より良いビルド品質のために、より鮮明な画像が得られるかもしれませんが、それは何もしませんレンズのf / 2.8までの停止能力。

一部の人は、f / 2.8レンズはf / 2.8を達成するためにより多くのガラスを必要とするので、より多くの光を取り入れ、同じ絞りでより速いシャッタースピードで撮影できると言いましたが、私は実際には意味がないと思います。

基本的に正しくありません。レンズの前部要素の直径に関係なく、f / 8で300mm の入射瞳は、直径37.5mmになります。したがって、f / 4レンズを使用する場合と比較して、f / 8でf / 2.8レンズを使用しても、シャッター速度の利点は得られません。f / 8まで絞り込んだ場合、前面の要素の150mm直径f / 2.8または75mm直径f / 4レンズのいずれかの要素の中心にある直径37.5mmの円を超えた部分に光が当たっていません。開口絞りを通過させました。

ほとんどのカメラは、レンズを大きく開いて測定し、焦点を合わせ、シャッターが開く前に指定された絞り設定でレンズを一瞬停止するだけなので、焦点と構図に使用される光の量に関して利点があります。これは、オートフォーカスのパフォーマンスに関して、より高速でより高い精度を意味する可能性が非常に高くなります。正確な違いは、カメラのAFシステムの機能によって異なります。

理にかなっている他の唯一の可能性は、通常、レンズメーカーがf / 2.8を達成できるレンズでより良いビルド品質を生み出すことです。たとえば、より良いビルド品質のために、より鮮明な画像が得られるかもしれませんが、それは何もしませんレンズのf / 2.8までの停止能力。

画質に関しては、それだけです。ただし、IQに関する考慮事項がもう1つあります。これは、レンズがf / 2.8まで開く能力と関係があります。

通常、f / 2.8レンズの前部要素が大きくなると、f / 8まで絞ると、より大きな対物レンズのエッジに導入された収差が絞り羽根によってブロックされます。これらの収差は、最大口径で撮影したときの前部要素の直径の増加に伴って深刻度が増すため、ほとんどの望遠f / 2.8レンズは、同じ焦点距離の狭い口径レンズよりも広範囲の収差補正を備えています。理論的には、画質が悪く、良好なf / 4レンズよりも性能が良い未補正のf / 2.8望遠レンズを作成することは可能ですが、市場はそのようなレンズを要求していません。ほぼすべての一定口径f / 2.8望遠ズームレンズとf / 2.8望遠主レンズは、市場が要求しているため、非常に優れた光学品質を備えています。

一般に、望遠レンズが長い場合、同じメーカーの同じ世代のレンズデザインを使用している場合、大口径モデルは小口径モデルよりもわずかに優れています。しかし、それらを比較するための主要な超望遠カテゴリーには、本当の「コンシューマーグレード」のファーストパーティレンズはありません。それらはすべて非常によく修正されています。（レンズの設計に収差の補正がほとんどないため、光学品質が低いサードパーティ製の固定絞りレンズがより安価で、光学性能が非常に低い固定絞りレンズが非常に安価です。）

より広角のレンズでは、通常、視野湾曲がより平坦な焦点視野に補正される場合、そのような広い画角でより広い開口を可能にするために、光学品質の妥協が必要になります。開口面の広い広角レンズの像面湾曲を修正するよりも、開口部の広い広角レンズの像面湾曲を修正する方がはるかに簡単です。

使用目的に応じて、焦点距離50〜85 mmの一部のワイドアパーチャプライムレンズは、像面湾曲を補正しません。フラットなテストチャートをターゲットとして使用して、中心に最適化された単一の焦点距離でテストした場合、これらのレンズは端と隅が非常に柔らかく見えます。ただし、フレームの任意の点で最も鋭い焦点の形状は球体の一部であるため、視野の中心と同じ焦点距離ではなく、エッジとコーナーで非常に鋭いことがよくあります。

レンズの像面湾曲を補正して、より平坦な焦点フィールドを提供します（ピンホールカメラを除くすべてのレンズでは、多少の誤解ですが、多くの場合、焦点面と呼ばれます-像面湾曲が完全に補正されたレンズはありません）。単一の焦点距離で平らなターゲットを使用してテストした場合。このように適切に補正されたレンズは、像面湾曲があまり補正されていないレンズよりも粗く、または「より忙しい」ボケを生成する傾向があります。したがって、EF 85mm f / 1.2L IIのようなレンズは、像面湾曲が十分に補正されていないため、フレームの端にはっきりと滑らかなボケがありますが、ドキュメント/アート複製などのフラットなフィールド作業にはまったく適していません。

レンズの開放が遅いレンズと比較して、絞りが速いレンズは絞り込みが良いと広く信じられています。これは多くの場合当てはまりますが、厳格な規則ではありません。

デジタル一眼レフを使用すると、撮影するまでレンズが大きく開きます（その時点でアイリスはすぐに閉じます）。したがって、より高速なレンズを使用することは、より明るいファインダー画像を取得することを意味します。これはまた、AFシステムがより広いベースラインを使用できることを意味し、多くのボディでは、より正確なAFセンサーのセットをアクティブにします。

キヤノンとニコンがf / 2.8レンズを最大400mmまで製造するのはこのためです。スポーツ写真により多くの光を提供することに加えて、オートフォーカスをより正確にします。AFに関して重要な数値があり、それはf / 5.6です。これはほとんどのカメラのAFシステムの制限であり、f / 5.6より遅いAFレンズはほとんどありません。

初めはより速いレンズを持っているということは、テレコンバーターを使用しても、AFに十分な大きさの開口部があることを意味します。

グラム氏は、より高速なレンズが存在する理由をいくつかの非常に良い理由を提供しました-高速で信頼性の高いフォーカシングと、より明るいビューファインダーによるフレーミングとフォローの容易さ。

彼が言ったことに少し付け加えると、レンズが速いときはテレコンバーターで焦点を合わせるのもはるかに良いです。フォーカシングとは別に、遅いレンズの光学系はTCで使用するように設計されていないことが多く、TCでの結果はわずかです。

レンズの非常に重要な特性の1つ（そして、望遠レンズはこの点で非常に特別です。なぜなら、背景がある場合、その性質上、ほとんど常に焦点が合っていないためです）は、DoFを超えた芸術的な品質です。遅いレンズは、通常、速いほど良くありません。飛んでいる鳥の大きな問題ではありませんが、通常、それは唯一の撮影状況ではありません。もう1つの問題は、鏡面反射ハイライトがどのようにレンダリングされるか（ボケ）です。

高速望遠レンズをf / 8に停止することは避けなければなりません。通常、パフォーマンスが低下し始めます。これらのレンズは、多くの場合、1絞りまたは2絞り絞られたワイドオープン付近で使用するように設計されています。

大きな問題は、なぜf / 8かです。被写体の大きさと撮影距離は？DoFの計算方法は？

ファインマンの最初のエンジニアリングの仕事についての逸話の一つを思い出しました。彼はカタログの真ん中から希望の直径で歯車の歯数を選ぶように言われました。どちらかの側で、彼らは限界を押し上げています。彼らが最後の1つを完全に行うことができた場合、彼らはその後別のものを提供します！両極端は最適ではありません。

ガラスも同じだと思います。レンズを小さくしたり軽くしたりするために、端を切り取ってレンズを大きくするのと同じくらい完璧にレンズを作ることも可能ですが、それは一般的な傾向ではないと思います。

より大きな最大Fストップは、一般的な性能指数としてよく見られます。ノベルティレンズを除いて、大口径レンズの方が一般的に他の点でも優れていると予想されます。

OTOH、それは必ずしもそうであるとは限りません。

とはいえ、たとえば、f / 8で定期的に使用する場合に、f / 2.8まで機能するレンズを購入するのはなぜでしょうか。（たとえば、f / 2.8では、被写界深度が浅すぎる場合があります-上記の例では、鳥の写真を撮ります）。

これらをf / 8で使用すると、どちらも同じ光量になりますが、テレレンズを使用してf / 8で撮影することは一般的ではありません-少なくとも私にとってはそうではありません。高速の絞りは、スポーツの写真撮影、夜明けや夕暮れ時の野生生物の撮影などでシャッタースピードを速くします。浅い被写界深度は、被写体を邪魔な背景から分離するため、多くの場合有益です。被写界深度が必要な場合は、常に高速レンズを停止できます...高速テレレンズは大きく、重く、高価ですが、より多くの飼育員を家に連れてくることができます。

光の量に加えて、これらのレンズは通常、低速で安価なレンズよりも優れています。f / 2.8テレは、より速いAF、より良いIS、より良いビルド、そしてより良い画質を持っています。

一部の人は、f / 2.8レンズはf / 2.8を達成するためにより多くのガラスを必要とするので、より多くの光を取り入れ、同じ絞りでより速いシャッタースピードで撮影できると言いましたが、私は実際には意味がないと思います。

彼らはレンズのより大きな直径を必要とします。また、ガラスを追加することによって達成されることが多い光学収差のより良い補正も必要です。だからはい、彼らは通常遅いレンズよりも多くのガラスを持っています。