Jak obiektyw o pojedynczej ogniskowej może skupiać się na więcej niż jednej płaszczyźnie?

Z definicji główny obiektyw jest systemem obiektywów stałych o stałej ogniskowej.

Zatem prosta fizyka mówi nam, że powinna być w stanie skupić się tylko na jednej płaszczyźnie (w ustalonej odległości) przed nią. Ale tak naprawdę możesz skupić się na obiektach tak blisko, jak i daleko.

Czego tu brakuje?

Obiektyw stałoogniskowy nadal ma ruchomy element ogniskowania, który umożliwia zmianę płaszczyzny ogniskowania w zakresie zasięgu pierścienia ogniskowania. Obiektyw stałoogniskowy to obiektyw, który ma stałą ogniskową (100 mm, 50 mm itp.) W przeciwieństwie do zoomu, który pozwala na pokrycie zakresu ogniskowych (na przykład 70 mm - 200 mm).

Stała ogniskowa obiektywu nie może zmienić jego płaszczyznę ogniskową, ale to nie to samo jako głównego obiektywu.

Jest to fundamentalny brak zrozumienia znaczenia ogniskowej. Zacznij od prostego, jednoelementowego obiektywu. Trzymaj go wystarczająco daleko od samolotu, aby coś w „nieskończonej” odległości (powiedzmy słońce lub księżyc) było w centrum uwagi. Odległość od obiektywu do ogniskowej jest ogniskową tego obiektywu.

Jednak ogniskowa jest bezpośrednią konsekwencją tego, jak bardzo soczewka załamuje światło, co (przynajmniej w większości) zależy od dwóch rzeczy: współczynnika załamania tego szkła / plastiku / cokolwiek w soczewce oraz krzywizny soczewki powierzchnie.

Aby zmienić ostrość soczewki, przesuń soczewkę w stosunku do płaszczyzny, na której tworzysz obraz. W szczególności, aby ustawić ostrość na bliższym obiekcie, przesuwasz obiektyw tak, aby znajdował się dalej od płaszczyzny ostrości.

Biorąc pod uwagę normalną sytuację, w której obiektyw wyświetla obraz nieco większy niż płaszczyzna czujnika / filmu, gdy przesuniesz obiektyw dalej od płaszczyzny ogniskowej, kąt widzenia zarejestrowany na płaszczyźnie ogniskowej skurczy się. W rzeczywistości nie jest to zmiana kąta widzenia zapewnianego przez obiektyw, a jedynie zmniejszenie części kąta widzenia zapewnianego przez obiektyw, którą czujnik / film może zarejestrować:

Tutaj szare linie reprezentują obraz wyświetlany przez obiektyw. Dolny reprezentuje to, co otrzymalibyśmy z nim skupiony na nieskończoności, a górny z nim skupiony znacznie bliżej. Czerwone linie w górnej części pokazują węższy pozorny kąt widzenia ze względu na bliższe ustawienie ostrości. Należy jednak pamiętać, że tak naprawdę nie chodzi o uchwycenie całego obrazu wyświetlanego przez obiektyw, a nie o to, że sam obiektyw ma węższy kąt widzenia.

Co warte jest tego samego efektu, ten sam efekt powoduje, że efektywna apertura zmniejsza się, gdy ustawiasz ostrość bliżej - światło, które jest rzutowane poza krawędzie czujnika, oczywiście nie jest rzutowane na czujnik, więc im bliżej się ustawisz, tym mniej światła dostaje się skupiony na czujniku, dzięki czemu mniejsza ilość światła ze środkowej części obrazu jest rozproszona na cały obszar środka. Oznacza to, że w dowolnej części czujnika jest mniej światła, a zatem mniejsza efektywna przysłona (np. Przy typowym obiektywie makro przy 1: 1 tracisz prawie 2 kropki, więc obiektyw o przysłonie f / 2.8 potrzebuje mniej więcej przysłony / 5.6 ekspozycji).

Jest jeszcze inny efekt, aby pamiętać, jak również: obiektyw, który ma wewnętrzne ogniskowanie jest w zasadzie również zoom - to znaczy, że musi zmienić ogniskową (i odpowiadający kąt widzenia przez obiektyw), jak skupić. Kilka (np. Obecny 105 Micro-Nikkor) zaprojektowano tak, aby efekty przeciwdziałały sobie nawzajem (głównie i tak), dzięki czemu utrzymujesz mniej więcej ten sam rzeczywisty kąt widzenia, niezależnie od tego, gdzie jesteś skupiony.

Po pierwsze, ogniskowa jest właściwością obiektywu (przez obiektyw rozumiem kawałek plastiku lub szkła, który znajduje się w systemie obiektywów fotograficznych aparatu ). Jeśli masz tylko jeden obiektyw (pomyśl o lupie) i przesuwasz go względem obiektu i płaszczyzny projekcji (lub czujnika w kamerze w tym przypadku), ogniskowa tego obiektywu pozostaje taka sama. O ogniskowej decyduje się podczas produkcji soczewki (nie dotyczy to ludzkiego oka, które może zmieniać ogniskową za pomocą mięśni).

Jednak z tym samym obiektywem możesz skupić się na obiektach w różnych odległościach, korzystając z tej formuły:

1/f = 1/s1 + 1/s2

Gdzie fjest ogniskowa obiektywu, s1to odległość od środka soczewki do płaszczyzny projekcji, i s2to odległość od środka soczewki do obiektu. Aby ustawić ostrość na obiekcie w innej odległości, wystarczy odpowiednio wyregulować pozycję obiektywu względem czujnika. Po raz kolejny ogniskowa fpozostaje zawsze taka sama.

Z tego wynika, że ​​jeśli robisz zdjęcie obiektu, który jest nieskończenie daleko, 1/f = 1/s1 + 0to twoja ogniskowa dopasowuje odległość do czujnika, ale dla żadnej innej odległości tak nie będzie.

Myślę więc, że zamieszanie wynika z patrzenia na podstawowe obiektywy jako na stały system. Najlepsze systemy soczewek mogą zmieniać odległość od rzeczywistej soczewki do czujnika, ale to nie zmienia właściwości tej soczewki zwanej ogniskową , którą w tym kontekście mogę również zdefiniować jako odległość od środka soczewki do czujnika gdy obiekt znajdujący się w nieskończenie dużej odległości jest ostry .

Nie sądzę, aby inne odpowiedzi naprawdę wyjaśniły mi i nie rozwiązały zamieszania.

Zatem prosta fizyka mówi nam, że powinna być w stanie skupić się tylko na jednej płaszczyźnie (w ustalonej odległości) przed nią. Ale tak naprawdę możesz skupić się na obiektach tak blisko, jak i daleko ... Czego tu brakuje?

Brakuje tylko tego, że długość ogniskowej obiektywu jest mierzona, gdy soczewka jest ustawiona na nieskończoność.

Ogniskowa to odległość od optycznego środka soczewki do płaszczyzny obrazu, gdy soczewka jest ustawiona na nieskończoność . Jeśli skupisz się na czymś bliższym, odległość od środka do płaszczyzny obrazu może się również zmienić, ale to nie znaczy, że nie jest to obiektyw podstawowy. Różnica między obiektywem podstawowym a zoomem polega na tym, że odległość od środka do płaszczyzny obrazu jest zawsze taka sama dla obiektywu podstawowego, gdy obiektyw jest ustawiony na nieskończoność , podczas gdy odległość dla zoomu może być w dowolnym zakresie z zakresu wartości, gdy obiektyw skupia się na nieskończoności .