Este objetivo macro Nikon de 105 mm ampliamente elogiado tiene un valor máximo de f-stop de 2.8. Lo sostuve en mis manos, es una lente grande . Mientras tanto, este objetivo Nikon de 50 mm puede llegar a f / 1.2, a pesar de ser un 25% más barato y MUCHO más pequeño. Entonces, al menos con estas dos lentes, no existe una correlación muy directa entre el precio y la capacidad de f-stop.
¿Qué es lo que determina el rango de f-stop de una lente dada? ¿Por qué no puede ese 105 mm sub-2?
Respuestas:
El área de la pupila (abertura de apertura) es proporcional al cuadrado de la distancia focal (en el mismo f-stop). Entonces, 105 mm es aproximadamente el doble de la longitud focal de los 50 mm, necesitaría 4 veces la pupila (área) para ser f / 1.2.
En otras palabras, f / 1.2, o cualquier f-stop, no corresponde a un diámetro fijo: aumenta para distancias focales más grandes.
Eso también supone que ambas lentes se juntan y transmiten la misma cantidad de luz a la abertura. Dado que el 50 mm tiene un campo de visión más amplio, tenderá a reunir más luz, por lo que tiene una ventaja adicional allí.
El área de apertura máxima está claramente restringida por el formato de la cámara; no puede ser más grande que la montura del objetivo. Una lente puede compensar reuniendo más luz, por lo que las lentes grandes de 300 mm f / 2.8 y 600 mm f / 4 tienen enormes elementos de lente frontal.
Hay bastante más que una lente más larga que necesita un diámetro mayor para mantener la misma apertura relativa.
Para un par de ejemplos, la aberración esférica y el coma son proporcionales al cuadrado de la abertura de la lente. Si tomáramos el diseño de la lente 100 / 2.8 y duplicamos el diámetro de cada elemento, podríamos esperar obtener una lente 100 f / 1.4, pero con cuatro veces más aberración y coma esféricos que la versión f / 2.8. Eso reduciría la calidad de "un poco abierto de par en par" a "Uh, bonito bokeh, supongo, pero ¿no sería mejor si algo fuera nítido?"
Bien, estoy exagerando un poco, pero entiendes la idea. Además de solo necesitar más material (por ejemplo, duplicar el diámetro de un elemento requiere aproximadamente 8 veces más vidrio), el diseño necesita una corrección mucho mejor para algunas de las aberraciones comunes para mantener la misma calidad (o similar) en una abertura más grande.
Para responder la pregunta del título, hay dos factores limitantes. Un límite suave es la economía del diseño. Esa lente de 105 mm podría diseñarse más grande (relación más pequeña). Pero, ¿hay suficiente demanda para que cubra los costos de hacer tal lente? Al parecer, el fabricante piensa que no. Un límite estricto es el tamaño máximo del montaje del sistema. Los sistemas SLR / DSLR típicos pueden reducirse a aproximadamente f / 1.2. Los soportes de cámara de cine pueden ir más allá incluso de f / 1.0.