50mmレンズの不思議

Question

特に困っているわけではないのですが、以前から？が飛んでまして・・
一眼カメラのレンズを見ていると開放絞りが1.4以下のレンズと言えば
その焦点距離は50mm±5ぐらいですよね。
それより焦点距離が、長くても短くてもF値は大きくなるようです。
これは、レンズにガラスと言う素材を使うからなのでしょうか？
そして、人間の視野角に近いのが35mm版では50mmに相当するという
ことは、35mmありきではなく、「レンズをガラスで作る => 明るい
レンズは50mm => それならフィルムは35mm」となったのでしょうか？
なぜ50mm前後のレンズは安くてもF値が小さいのかわかりません？？

kuma-gorou · Accepted Answer

50mm～85mm前後に明るい（F値が小さい）レンズが多いかと言えば、簡単に言えば造り易いからです。
標準レンズと言えば、カールツァイスのプラナーに代表される4郡6枚対称型のガウスタイプが主流です。

これより、焦点距離の短いレンズは、バックフォーカスを確保する為、前群に凹レンズ、後群に凸レンズを配したレトロフォーカスタイプで、明るいレンズは、エレメントの構成枚数が多くなりコンパクトに設計し辛くなります。

望遠レンズを同じ構成で、同じF値を確保しようとすれば、レンズの有効口径は、焦点距離に正比例します。例えば、焦点距離が２倍になれば、有効口径も2倍、即ち、体積にして８倍にもなる訳です。
その為、全群に凸レンズ、後群に凹レンズを配したテレタイプと呼ばれる構成になっています。300mmを超えるレンズの鏡胴がフランジバックの長さを加えても焦点距離より短いのは、その為です。

追加質問、OK

draft4 · Answer

＞50mmぐらいのレンズでないとF1.5以下の玉は作れないと
考えるのが妥当かと？？？

いえ、コストアップになるから手を出さないだけです。

まあ、考えるのは自由です。

foobar · Answer

ちなみに、F1.4くらいのレンズ、ということなら
キヤノンが24mmF1.4, 35mmF1.4 、85mmF1.2を
ニコンが85mmF1.4
を出してますし、
F1.8クラスならもっといろいろ出ているようです。
（シグマ から20,24,28mmでF1.8が、キヤノンから28mmF1.8(マニュアル時代には200mmF1.8てのも））

望遠レンズや広角レンズで明るいレンズが少なく、高価なのは、
広角レンズでは、広い画角で画質を維持したまま明るいレンズを作るのが非常に難しい（明るくしようとすると収差が増えるし、画面周辺でも収差が大きくなりやすい）、
望遠レンズでは、レンズそのものが大きくなるのと、色のにじみなどが大きく出るのでやはり収差を抑えるのが難しくなる
という具合に、設計や製造上での難易度が上がる、というのが主な理由でしょう。

x530 · Answer

No.5です。
誤記があります。

誤：
焦点直径が４３ｍｍのとき直径４３ｍｍのレンズのレンズでＦ１．０が理論としては作成できます。
正：
焦点距離が４３ｍｍのとき直径４３ｍｍのレンズのレンズでＦ１．０が理論としては作成できます。

失礼しました。

x530 · Answer

まず、基本から。

レンズの明るさ（Ｆ値）＝焦点距離（mm）÷レンズの直径（mm）

レンズが直径が大きくなると、明るさを表すＦ値は小さくなります。
すなわち、明るいレンズと言うことです。

３５ミリ（横３５ｍｍ×縦２４ｍｍ：対角線４３ｍｍ）の場合。
焦点直径が４３ｍｍのとき直径４３ｍｍのレンズのレンズでＦ１．０が理論としては作成できます。
理論レンズは１枚です。
＊実際は、レンズ表面の反射、光線透過量があるため、４３ｍｍではＦ１．０にはなりません。

実際のカメラの場合。
１・理論レンズは１枚ですが、実際は様々な収差が発生するため１枚では満足行く良像が得られません。
→基本焦点を中心として前後に複数のレンズを組み合わせる必要があります。
２・一眼レフには、フィルムや撮像素子とレンズの間にミラーボックスがあります。
→ミラーボックス内にレンズを設置できません。
以上の１と２を考慮しながら、冒頭の基本計算式を当てはめると、３５ｍｍ【標準レンズ】（５０ｍｍ～５８ｍｍ程度）が、レンズ直径が小さい（＝作りやすい＆安価）割りに明るいレンズが作りやすい理由になります。

ミラーボックスの無い、レンジファインダーカメラには３５ｍｍフォーマットでもＦ０．９５のレンズが現在も過去もあります。
http://dc.watch.impress.co.jp/cda/lens/2008/09/15/9211.html
http://homepage2.nifty.com/MINOX/chapter18.htm

【望遠レンズ】の大口径化＝前球が超巨大化する理由も冒頭の計算式のとおりです。

上記のミラーボックスの関係により【広角レンズ】はレトロフォーカス（逆望遠）タイプの設計する必要があります。
下記ＵＲＬの望遠と広角のレンズをご覧ください。
http://www.oldlens.com/lens%20kyoushitsu02.html
広角は望遠の逆であることが分かります。
広角レンズは望遠鏡を逆にカメラに取り付けた形になります。
望遠鏡の前球の直径はレンズマウントの直径よりも大きくすることが出来ません。
レンズマウントの直径の制限により、広角レンズも大口径化は難しくなります。

draft4 · Answer

ま、平たく言えば企業努力なんです。と言ってしまったら元も子もないか　(^_^;

50mmだから明るいレンズを作りやすいのか、というわけではなく一番よく売れるレンズなんで、各社がしのぎを削って性能の良いレンズを着けるのを競ったからなんです。

昔は50mm（標準レンズ）＋カメラ本体だけ買う人がほとんどでした、よほど趣味に走る人以外は望遠や広角レンズを求める事はありませんでした。

それらを求める人には、それはこれでお金が掛かりますよという事で安価な製品を作る必要も無かったですから。


フィルムは元々映画が主体で静止画を撮るスチールカメラは余所者だったわけです(^_^;で映画のフィルムを流用したカメラが製作されたわけですが、大きく重く高いのであまり一般には普及しませんでした

その後高感度で高性能な３５ｍｍ幅のフィルムが製作される事になり、映画撮影の機材も小型軽量で高性能の道を進んだのですが、このフィルムを流用した静止画用のカメラがちょうど大きさ的に持ちやすい大きさで作る事ができるようになりましたから、それがその後一気に普及したわけです。

ちなみに作りやすいレンズはトリプレットタイプで次にゾナータイプ、ガウスタイプは光学的な制度を求めるのであれば作りにくいレンズになります。

foobar · Answer

今の35mmフィルムカメラについては、先にフィルムの寸法が決まっています。
35mmフィルムカメラの前はもっと幅の広いフィルムを使うカメラが使われてました（って、今でも使われてますが）。
で、もっとコンパクトなカメラが欲しい、という人が居て、当時既にあった映画用の35mmフィルムを流用（ただし、映画ではフィルム幅方向に一こまの長辺をとりますが、長さ方向に長辺を取るように縦横が異なっています）したのが始まりです。レンズも引き伸ばし用のレンズから手ごろなのを流用して、たまたまそれが50mmだった、という話だったかと思います。

noname#114356 · Answer

＃１さんが分かりやすい回答をされているので、５０ミリ近辺の焦点距離で明るいレンズが作りやすいことはお分かりと思います。私は補足で、質問者さんの誤解（？）をご指摘申し上げます。

５０ミリレンズの画角が人間の視野角に近似しているわけではありません。このレンズの遠近感が人間の目と似ている、といわれているのです。人間の目は横についているので、３５ミリカメラの焦点距離でいえばおおよそ２８ミリから３５ミリ相当の画角で見えているようですよ

50mmレンズの不思議

50mm～85mm前後に明るい（F値が小さい）レンズが多いかと言えば、簡単に言えば造り易いからです。

＞50mmぐらいのレンズでないとF1.5以下の玉は作れないと

ちなみに、F1.4くらいのレンズ、ということなら

No.5です。

まず、基本から。

ま、平たく言えば企業努力なんです。

今の35mmフィルムカメラについては、先にフィルムの寸法が決まっています。

＃１さんが分かりやすい回答をされているので、５０ミリ近辺の焦点距離で明るいレンズが作りやすいことはお分かりと思います。

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　ま、平たく言えば企業努力なんです。