¿Qué tienen de especial las lentes con un número f < 1?

Cuanto más amplia sea la apertura máxima, más frecuentes serán las aberraciones ópticas (dada una lente "simple"). Las lentes de apertura amplia se vuelven cada vez más difíciles de fabricar a un costo razonable, ya que debe esforzarse más para corregir esas aberraciones ópticas. Se necesitan elementos de lentes adicionales para mitigar la aberración cromática (que puede volverse bastante horrenda en aperturas más amplias que f/2), corregir las distorsiones (para mantener el comportamiento rectilíneo y minimizar los efectos de distorsión), corregir la aberración esférica y los cambios de enfoque que resultan de ella (o deje la aberración esférica y corrija el cambio de enfoque con inteligencia electrónica adicional), etc.

También hay que señalar que un f/# mayor debe mantener la relación de luz permitida con otros objetivos similares. Una lente f/0.9 debe permitir 1.5 paradas más (más del doble de luz) que una lente f/1.4, y el tamaño físico de la apertura para lograr eso a menudo requiere un diámetro de cilindro de lente más grande. Aumentar el diámetro del cilindro requiere, como mínimo, un elemento frontal más grande, lo que puede aumentar rápidamente el costo de una lente. Una lente f/0.5 debe permitir el paso de casi 3 paradas más de luz que una lente f/1.4 (un volumen de luz 8 veces mayor) y requiere una apertura física que tenga un diámetro 2.8 veces mayor. Tenga en cuenta que es importante recordar que el tamaño de la apertura física calculado a partir de la apertura relativa solo se ve a través del elemento de la lente frontal.(que tiende a agrandar un poco las entrañas). El verdadero tamaño físico de la apertura no suele ser tan grande, sin embargo, las lentes con aperturas máximas particularmente grandes más allá de f/1 generalmente requieren un cilindro de lente voluminoso. Es posible corregir una apertura más grande que la montura con más ópticas... pero eso es parte de donde entra en juego el costo adicional de las aperturas más amplias.

Combinado con la necesidad de corregir los efectos crecientes de las aberraciones ópticas, las lentes más rápidas requieren elementos más grandes, más vidrio, en más grupos, con más grupos en movimiento, para lograr una calidad utilizable en aperturas amplias. Eso equivale a un costo tremendo, que requiere precios que están fuera del alcance de la mayoría de los fotógrafos. Cuando se trata de un fabricante como Zeiss, la creación de una lente f/0.7 (la lente de cámara más rápida del mundo, hasta donde yo sé), es probablemente más una cosa de prestigio que una fuente de dinero... la mejor lente fabricante en la tierra es mejor tener las mejores lentes en todos los casos, ¿no? ;)

(Resulta que Zeiss prácticamente lo hace, dada su excelente óptica, y entre tener el lente más rápido de 50 mm f/0.7 y el teleobjetivo más largo y claro con su lente Apo Sonnar T* 1700 mm f/4... y créanme, un 1700 mm f/4 es casi tan loco como un 50 mm f/0.7... ¡eso es una TONELADA de luz para una distancia focal tan larga!)

Existen lentes más rápidos que f/1.0, pero los precios se disparan una vez que llegas a menos de 1.0, ya que estás cerca del límite de cuánto puede doblar el vidrio la luz entrante. Las tolerancias se vuelven muy estrechas y la fabricación es costosa. El límite es de alrededor de f/0,5 para el vidrio (que tiene un índice de refracción de 1,5) para ir más rápido, necesitaría usar un material más exótico como el cuarzo o el zafiro, lo que aumenta aún más el costo. Una vez leí un hilo en línea donde alguien calculó que podrías hacer una lente f / 0.25 pero tendría que construirse completamente de diamante ...

Tendrías que tener una muy buena razón para ir más rápido, "para tomar mejores fotos en interiores sin flash" no es suficiente. Tiene que ser algo como "Voy a caminar sobre la superficie de la luna por primera vez"...

El objetivo más rápido del que he oído hablar es el f/0,55, ¡casi dos pasos más rápido que el legendario f/1,0 de Canon! Se utilizan para el grabado litográfico de obleas de silicio y se requiere la apertura para evitar que la difracción limite la resolución. El mismo efecto que causa imágenes suaves con DSLR en f/16 comienza a ocurrir en aperturas cada vez más amplias a medida que intenta extraer más detalles.

Otros ya han mencionado el costo, y tienen razón.

Otro que probablemente sea más significativo para la mayoría de los propósitos prácticos es que su profundidad de campo casi se evaporaría en absoluto. Solo por ejemplo, considere una toma con una lente de 50 mm desde alrededor de 3 pies de distancia, un tipo de toma más o menos típica de cabeza/hombros. En f/1.0, su DoF ya se ha reducido a 3/4 ^de pulgada. En f/0.5, sería aproximadamente 3/8 ^de pulgada; si, por ejemplo, enfocara las pestañas de alguien, el ojo en sí se vería notablemente borroso (o viceversa).

Supongo que si su ambición principal es tomar fotografías de sellos debajo de un vidrio por la noche, el DoF mínimo no sería un problema, pero para la mayoría de los sujetos, usarlo bien sería un desafío.

Hay una lente Zeiss llamada "Carl Zeiss Super-Q-Gigantar 0.33/40mm". Sí, tiene una apertura máxima de f/0.33 y, por lo tanto, es la lente más rápida jamás fabricada.

Actualmente se encuentra en subasta en Westlicht-Auction. Como no estoy seguro de si puedo vincular a dicha página, aquí está la descripción:

Carl Zeiss Super-Q-Gigantar 0,33/40 mm (c. 1960) Esta es la lente más rápida jamás fabricada en el mundo, para Contarex Bullseye. Lente única fabricada por Carl Zeiss para fines de Relaciones Públicas - ex Barringer Collection.

No estoy realmente seguro de si este monstruo alguna vez produjo imágenes, porque simplemente no hay muestras. Todo el mundo parecía hacer fotos DE la lente, pero no con ella :-)

Imagen del Super-Q-Gigantar

Sabes, iba a discutir sobre la montura del objetivo y luego me di cuenta de que tengo un 200 mm f/2,8 y la apertura es de 71,4 mm, que es más grande que la apertura de mi cámara. Entonces, la única razón que se me ocurre es el costo...

Para obtener las ventajas de una apertura más ancha que el diámetro de la montura, el fabricante debe realizar un trabajo adicional con los elementos traseros y eso tendrá un costo. Esto se convierte en un análisis de costo-beneficio porque no van a gastar el esfuerzo en una lente que luego costará tanto que casi nadie la comprará (sucede de vez en cuando, busque en Google la lente Canon 5200mm). Tienen que preguntarse, ¿qué da realmente la luz extra en cualquier lente dada? Creo que, en su mayor parte, una vez que estás en la relación 1: 1 de apertura a distancia focal, la respuesta no es mucho, o al menos no lo suficiente como para justificarlo.

En cuanto a cómo pueden exprimir el beneficio de una apertura más grande que la montura, bueno, no soy físico ni fabricante de lentes... Eso se lo dejo a las personas más inteligentes que yo. Eso sí, sospecho que hay un límite de cuán grande es la apertura que puede obtener para una distancia focal dada, independientemente, pero cómo llegar a eso, no lo sé.