・望遠になるほどレンズが暗くなる理由

一眼レフのズームレンズなどでは
広角端だとF2.8なのに、
ズームして望遠端だとF4になるような
F値変動レンズが一般的です。

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望遠になるほど暗くなる原理を簡単に説明します。

ちなみにF値の定義は

F = (焦点距離)/(有効口径)

です。
ズームレンズであれば、
有効口径(保護フィルターの径のイメージ)は一定なので
焦点距離が長くなるほどF値が大きくなるのは当たり前です。

ただ、直感的には分かりにくい。
射出瞳(しゃしゅつひとみ)で考えてみます。

レンズをセンサ側から覗くと、
絞り羽の位置が見えます。
この羽が見える場所が射出瞳です。

50mmF4.0での射出瞳

300mmF4.0での射出瞳

300mmの方が光が出る場所が奥まっています。

光が出る場所が遠いほど暗くなるということは
直感的に分かります。

光は距離の2乗に比例して減衰するので
射出瞳が遠くなるほど暗くなってしまいます。

100mmF2.8のレンズと
200mmF2.8のレンズを比べると
焦点距離が2倍です。
ごく単純に考えるとすると、
光を取り込むためのレンズの前玉の大きさは
4倍にしなければいけません。
レンズの径が大きくなるとそれだけ製造が難しくなるので
値段もものすごく高くなります。

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