ですよね、そこ疑問に感じちゃいますよね。順を追って説明しましょう。前回、レンズの明るさには焦点距離が関わってくるという話をしかけて終わりましたが、覚えてますか？

たしかに、そのようなことを仰ってましたな。

レンズの明るさは、入口から像面中央にどれだけ光を集められるかが、まず大事なのです。前玉径いっぱいを使って像面中央に光を集めているかはレンズ次第ですが、イメージとしてはこんな感じです。

さきほど出てきた、入射瞳ですが、あれは「有効口径」とも呼びます。つまり、レンズが像面中央に集める光の入口の大きさです。

ちょっと違いますね。

少しややこしくなりますが、焦点距離の回で、こんな話がありましたよね。

つまり、レンズが像面中央に集める光の入口が同じ大きさで、焦点距離が短いものと、長いものがあったとします。焦点距離の短いものは被写体が小さく（倍率が小さく）、長いものは大きく写りますよね。

物体のある決められた面積（単位面積）あたりで考えると、焦点距離が短いほど集まる光は多くなり「明るい」となります。焦点距離が長いほど「暗い」となります。入口の大きさが同じですから。

たとえば、焦点距離が2倍になれば像の大きさは2倍になりますが、面積は4倍になります。有効口径が同じであれば、単位面積あたりの明るさは4分の1になってしまうということです。
また、部屋の中の明るさが部屋のサイズと窓の大きさの関係でどのようになるかを考えてもらえると分かりやすいと思います。部屋のサイズが大きい部屋を小さい部屋と同じ明るさにするためには、窓を大きくして窓から入り込む光の量を増やさなければいけませんよね。部屋のサイズを焦点距離、窓の大きさを有効口径とすると、レンズの明るさにも同じことが言えるということです。

はい、レンズの明るさに焦点距離が関わってくる理由はそういうことです。そこで、、F値ってなに？という答えなのですが、F値は次のように定まるものです。

つまり、F値というものは、焦点距離と光の入口の「比」なのです。

そういうことですね。これが「F値の実態」です。

ここまで、像面中央に関して考えてきましたが、像面周辺でも同じように明るさを表す指標があります。それが、周辺光量です。周辺光量は、画面中心部に対する周辺部の光量を表します。周辺の光束は絞り以外のところでケラレルことが多いため、レンズを斜めからのぞき込むと円ではなく以下のように見えることが多いです。

イメージとしては、以下のような感じです。像面中央には4列のヒカリくんが到達しますが、周辺には2列のヒカリくんしか到達しません。その分周辺が中央に比べて暗くなります。

周辺の光束が絞り以外のところでケラレルというのは、例えば長い筒を斜めにしてみると段々と向こうが見えなくなることを想像してください。長い筒で細いと、少し傾けただけで向こうが見えなくなりますよね。じゃあ、長い筒でも傾けても向こうがしっかり見えるようにするにはどうすればよいと思いますか？

正解です。長くした分、太くすればよいのです。それをレンズに当てはめると、前玉と後玉の径が大きいとレンズを斜めから見ても向こうが良く見える、つまり周辺光量をしっかり確保しやすいということです。だから、広角レンズはそのF値から計算した前玉に必要な径は小さいはずなのに大きな前玉になっているのは、周辺光量を確保するためという意味合いも強いのです。

見た目のカッコよさのためだけに大きいわけではないのでござるな。