相機鏡頭最大光圈是多少？

12-19

理論上鏡頭的最大光圈可以達到多少？實際上最大光圈的鏡頭是什麼？

謝邀~
「理論上」最大光圈就是無限趨近於 0，比如只要有折射率趨向於無限大的材料就可以造出來——當然這種話說出來就和耍流氓一樣了——雖然從理論上來說，就是這樣的
「實際上」需要考慮很多因素。首先玻璃的折射率不會無限大；其次，既然是相機鏡頭，那最起碼它要能成一個還算是清晰的像，也就是像差不能太大；第三，既然是相機鏡頭，那視場角也不能太小。以上這些條件都限制了光圈的增加，去掉任何一個，都可以很輕易地製造出0.33這種光圈的鏡頭，但三個條件都要滿足的話，就很困難了。
關於光圈和視場角之間的關係，可以參見下面這張圖[1]

列出了一些典型的光學結構，其適合的最大光圈和視場角之間的關係。可以看到，圖的右上角是空白，也就是說，大光圈和大廣角基本是矛盾的，廣角鏡頭很難做到非常大的光圈。如果不顧視場角的話，一些高倍率的顯微鏡物鏡，其數值孔徑 NA 可以做到0.95，這就相當於光圈0.33左右了。但是這種鏡頭視場角非常小，難以用在相機上。另外醫學影像方面很多x光成像鏡頭的最大光圈都超過1，甚至有超過0.5的，但那些鏡頭的視角也很小，不能用在相機上。
至於實際製造的鏡頭最大光圈能達到多少，我同意之前@灰燼的答案，通常認為蔡司為 NASA 定製的光圈0.65的那隻鏡頭應該是最大的了，雖然有@關其大提到的 Carl Zeiss Super-Q-Gigantar 0.33/40mm 這種怪物存在，但從各方面得到的資料來看，這隻鏡頭並非是造出來用的，更多的是一種玩笑，或者是對當時不斷追求更大光圈趨勢的嘲諷。「the Super-Q-Gigantar never was a real lens to begin with. Rather, it was Zeiss』 answer to voices asking for more fast lenses. In fact, the Gigantar isn』t actually capable of producing what one would call a 「photograph」」[2] 也就是說，這隻鏡頭基本上是不能拍下什麼東西的（我猜是因為成像質量非常糟糕以至於最大光圈完全不可用）參考：
[1] https://www.willbell.com/tm/lens_design/itld_chapters.pdf
[2] Need Speed? f/0.95 isn』t as fast as it gets … ? efix:photography

首先F光圈是可以取巧的, 原因可以看這裡:
焦比
因為F光圈的計算只是一個光闌口徑和焦距的比值, 所以只要口徑足夠大, 你做再大一點的F光圈, 在數值標稱上, 是可以做到的.
但上面這個只是虛標, 實際光圈最大能做到多少呢?
根據無忌上CAPSS大的介紹, 以空氣作為介質的情況下,F0.5應該為物理極限.
順著C大的口風, 我聽到了東京光學也有類似的鏡頭.
於是我再次求助於WIKI, 然後看到這裡:
Lens speed
發現遠在Z牌用後接減焦鏡組的方法實現50/0.7之前. 日本東京光學在二戰時期已經做出了八片四組, 正正經經的 50/0.7:數年後這個設計被修改為正經的民用鏡頭
TOPCON CLUB-Topcor Lenses 8
Simlar - Camerapedia
小弟當時搜索過得知, 目前尚有一到兩支這樣的鏡頭在日本某博物館裡,可惜今天搜不回來了. 抱歉.

至於最快的鏡頭, 如果不考慮空氣(折射率=1)作為介質, 則有可能超過0.5的設計.
比如使用更大折射率的油類作為工作介質的顯微鏡.
或比如WIKI提及的美國81mm f/0.38 Solid Schmidt Mirror lens, 根據C大的介紹, 是美國軍方定製, 3群7片這支就是沒有工作介質 (真空環境使用?) 的設計.

話說,這裡還有若干大光圈鏡頭的介紹,由於我不懂法文也只能看看就算了.哈哈:
Exemples d"objectifs ultra-lumineux

裡面有如下一段法文:"Etant un objectif réflexif, et constitué d』un unique bloc de verre au sein duquel la lumière se déplace, leSolid Schmidt peut s』affranchir de la limite de f/0,5. "

小弟GOOGLE翻譯, 好像有提及能突破 F0.5極限的意思, 還請懂的朋友代為翻譯一下.謝謝

以上.

@LINCOLN
發現你到哪裡都必言無忌的CAPSS…
有幾個地方要和你探討下。

1、「遠在Z牌用後接減焦鏡組的方法實現50/0.7之前. 日本東京光學在二戰時期已經做出了八片四組, 正正經經的 50/0.7」
——這隻鏡頭可能是X-ray鏡頭，8片4組，成像圈26mm。你提供的地址里寫道「 Le Toko de départ, con?u pour les rayons X et la prise-de-vue nocturne, comportait 8 éléments en 4 groupes, et donnait une image de 26 mm de diamètre 」。同時在這裡Simlar - Camerapedia ，也提到了確實曾用於X光攝影。問題也就在這裡：普通光學玻璃不能直接用於X光攝影，所以這鏡頭可能一開始就是用於特殊波長光線的攝影（夜間偵查並沒有明確是何種目的，不一定是可見光）

——另外，關於使用減焦增光鏡組的做法，東京光學在這方面不好說有什麼創新。
a)Benjamin Ellan Luboshez在1928年的設計
b)1937年柯達公司的Maximilian Herzberger利用這種方法設計了一隻F/0.813的鏡頭
c)Zeiss在20世紀30年代國民肺病篩查計劃中就使用Zeiss Jena f/0.85 roentgenschirmbildaufnahmen（X光鏡頭），也是類似的設計

2、「據C大的介紹, 是美國軍方定製, 3群7片這支就是沒有工作介質 (真空環境使用?) 的設計. 」
——這鏡頭和真空使用沒什麼關係，也不是因為在真空中使用所以導致光圈能推進到F0.38。不使用工作介質就是沒有用油之類的玩意，能夠在正常大氣環境中使用（你是不是把「真空吸附後背」看成真空環境了）。

3、「根據無忌上CAPSS大的介紹, 以空氣作為介質的情況下,F0.5應該為物理極限. 」
——此言差矣。光學大師Ernst Abbe提出在真空和空氣中，折射鏡頭的光圈極限是F0.5，這並不表示空氣介質下反射鏡頭的光圈極限也是F/0.5.

——你的文章中提到了「Ernst ABBE a démontré qu』il existe une limite, dite des sinus de Abbe, qui fixe à 1:0.5 l』ouverture maximale d』un objectif [5]. Cette loi est établie pour une optique réfractive à sec, dans laquelle le ou les éléments traversés par la lumière sont environnés d』air ou de vide. 」以及你最後問看的不太明白的一句「Etant un objectif réflexif, et constitué d』un unique bloc de verre au
sein duquel la lumière se déplace, le Solid Schmidt peut s』affranchir de
la limite de f/0,5. "
這兩段說白了就是真空和空氣環境下，折射鏡頭的光圈極限是F0.5，但是考慮到折反鏡頭，這個極限是可以突破的。其中」Solid Schmidt「就是折反鏡，因為 Bernhard Schmidt先生髮明了折反望遠鏡。

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另 @章佳傑
有兩個問題。
1、Zeiss從沒有生產，也沒有設計過50/0.65的鏡頭，這是以訛傳訛。NASA定製的就是50/0.7的鏡頭，10隻。3隻給了庫布里克，1隻留存，6隻NASA自用。
但Zeiss設計過50/0.63的鏡頭，但沒有生產。這點得到過Walter Woeltche的確認。
可參閱我的譯作《神話般的Zeiss Planar 50mm F/0.7鏡頭與大導演庫布里克》

2、你同@關其大提到的 Carl Zeiss Super-Q-Gigantar 0.33/40mm，這鏡頭是用來搞笑的。原文可能你看的不是很明白
And then there was the Zeiss Ikon "Super-Q-Gigantar" story, recited in
the Zeiss Compendium (Barringer and [ahem!] Small), wherein Z-I"s PR man
took a dusted-off-the-shelf condenser lens and cobbled it into a
"40mm/f.033" Contarex-mount and showed it at the "66 Photokina. The lens
was so large (125mm diam.) that he bored a hole through it so the
"bullseye" meter could see the scene (literally TTL). It did make an
image of sorts. The "Q" stood for "quatsch" - "nonsense" auf deutsch."

關於這個蔡斯依康的"Super-Q-Gigantar"40mm f0.33鏡頭，在《蔡斯概要》(Charles Barringer 和
Marc
Small二人)提到，當時蔡斯依康的公關從倉庫里拿了一個落滿塵土的凸透鏡然後隨便塞進去一個刻了"40mm/f.033"的Contarex相機鏡頭
筒內，並在1966年的Photokina上展出了。這個鏡頭直徑如此的大因而他（那個公關）在鏡頭後開了個洞使得contarex的測光表能透過鏡頭
「看到」外面（貨真價實的TTL哦~因為真的是「從鏡頭裡看出去測光的」），就是這樣。鏡頭中的Q表示德文的Quatsch，也就是「扯淡」的意思
。

這就是一大片玻璃，沒考慮任何光學設計，根本不能成像（大概可以用來聚焦陽光烤螞蟻）。昂貴是因為難得Zeiss這麼搞笑。

謝邀，但是這個我真的不太了解，關先生說的0.33我也聽說過，好像是60年代蔡司為了特殊用途只生產了這一枚鏡頭。然後其次的有蔡司家為美國宇航局定製的50 0.65 然後尼康家的尼克爾50 0.7 。最後萊卡，佳能包括瀋陽的中一光學都有0.95的鏡頭。

同意@關其大的答案，給配一下圖和介紹。

根據奧地利維也納 WestLicht Photographica Auction 拍賣行的信息，蔡司公司在1960年曾出過一款最大光圈為0.33的神器：Carl Zeiss Super-Q-Gigantar 0.33/40mm ！當年蔡司為體現技術實力，生產了這隻世上獨有的0.33大光圈鏡頭，僅為公關宣傳之用。這隻鏡頭在拍賣行的起拍價為6000歐元，預計成交價在12000-16000歐元，但在5月28的拍賣會上以6萬的高價成交。

Carl Zeiss Super-Q-Gigantar 0.33/40mm

現在在X寶上常見的應該是幾隻0.95的鏡頭，這屬於能買到也能買的起的，肯定有比這更大，但是很難買到或是買不起，只是為了刷數據，對大家也沒啥意義。