Як лінза, що має одну фокусну відстань, може фокусуватися на більш ніж одній площині?

За визначенням, основна лінза - це система нерухомої лінзи з фіксованою фокусною відстанню.

Тоді проста фізика говорить нам, що вона повинна бути в змозі зосередитись лише на одній площині (на фіксованій відстані) перед нею. Але насправді ви можете зосередитись як на об'єктах, так і поблизу.

Що я тут пропускаю?

Основна лінза все ще має рухомий елемент фокусування, що дозволяє змінювати фокусну площину через діапазон діапазону фокусуючого кільця. Прем'єр - це лінза, яка має фіксовану фокусну відстань (100 мм, 50 мм тощо) на відміну від масштабування, що дозволить покрити діапазон фокусних відстаней (наприклад, 70 мм - 200 мм).

З фіксованим фокусом об'єктива не може змінити його фокальній площині, але це не те ж саме , як основного об'єктива.

Це принципове нерозуміння того, що означає фокусна відстань. Почніть з простого одноелементного об'єктива. Тримайте його досить далеко від площини, щоб щось на "нескінченній" відстані (скажімо, сонце чи місяць) було у фокусі. Відстань від об'єктива до того, на що ви зосереджуєтесь, - фокусна відстань об’єктива.

Фокусна відстань, однак, є прямим наслідком того, наскільки ця лінза заломлює світло, що (принаймні в основному) залежить від двох речей: показника заломлення цього скла / пластику / що б там не було, і кривизни лінзи. поверхонь.

Щоб змінити фокус об'єктива, ви переміщуєте об'єктив відносно площини, на якій формуєте зображення. Зокрема, для фокусування на об'єкті, який знаходиться ближче, ви переміщуєте об'єктив так, що він знаходиться далі від площини фокусування.

Зважаючи на нормальну ситуацію, коли лінза буде проектувати зображення трохи більше, ніж площина датчика / плівки, при переміщенні об'єктива далі від фокусної площини кут огляду, записаний у фокусній площині, зменшиться. Насправді це не зміна кута огляду, що надається об'єктивом, а лише зменшення частини кута зору, передбаченого об'єктивом, який ваш датчик / плівка здатний записувати:

Тут сірі лінії представляють зображення, що проектується об'єктивом. Нижній являє собою те, що ми могли б отримати з ним, зосередженим на нескінченності, а верхній - значно ближче. Червоні лінії у верхній частині показують вужчий видимий кут огляду завдяки більш уважному фокусуванню. Однак зауважте, що це справді справа не в тому, щоб зняти всю картину, що проектується об'єктивом, а не питання самого об'єктива, що має вужчий кут зору.

Для того, що варто, той самий ефект спричинює зменшення ефективної діафрагми, коли ви фокусуєтесь ближче - світло, що проектується повз краї датчика, очевидно, не проектується на датчик, тому чим ближче ви фокусуєте, тим менше світла отримує фокусується на датчику, тому менша кількість світла від центральної частини зображення поширюється по всій площі центру. Це означає, що в будь-якій частині датчика менше світла, отже, менша ефективна діафрагма (наприклад, при типовому макрооб'єктиві в 1: 1 ви втрачаєте майже 2 повних упору, тому об'єктив, розмір f / 2,8, потребує приблизно f /5,6 опромінення).

Там ще один ефект , щоб мати на увазі , а також: об'єктив , який робить внутрішню фокусування, в основному також зум - тобто, він робить зміни фокусної відстані (і відповідний кут огляду через об'єктив) , як ви зосередитеся. Кілька (наприклад, нинішній 105 Micro-Nikkor) розроблені так, щоб вони впливали на протидію один одному (в основному так чи інакше), тому ви зберігаєте приблизно однаковий реальний кут зору, незалежно від того, де ви зосереджені.

По-перше, фокусна відстань є властивістю об'єктива (під об’єктивом я маю на увазі шматок пластику або скла, який знаходиться всередині системи фотооб'єктивів вашої камери ). Якщо у вас є лише одна лінза (подумайте збільшувальним склом) і перемістіть її навколо об'єкта та вашої проекційної площини (або датчика в камері для цього), фокусна відстань цієї лінзи залишається незмінною. Фокусна відстань визначається під час виготовлення лінзи (це не так, як людське око, яке може змінювати фокусну відстань за допомогою м’язів).

Однак за допомогою однієї і тієї ж лінзи можна фокусуватись на об'єктах на різних відстанях, використовуючи цю формулу:

1/f = 1/s1 + 1/s2

Там , де fце фокусна відстань вашого об'єктива, s1це відстань від центру об'єктива до площини проекції, і s2це відстань від центру об'єктива до об'єкта. Щоб сфокусувати об’єкт на іншій відстані, вам просто необхідно відрегулювати положення об'єктива відносно датчика. Ще раз, фокусна відстань fзавжди залишається однаковою.

З цього випливає, що якщо ви фотографуєте об'єкт, який знаходиться нескінченно далеко, 1/f = 1/s1 + 0то фокусна відстань відповідає відстані до датчика, але для будь-якої іншої відстані це не буде.

Тож я думаю, що плутанина виникає з погляду на прості лінзи як на фіксовану систему. Системи простих лінз можуть змінювати відстань від фактичної лінзи до датчика, але це не змінює властивості об’єктива, який називається фокусною відстанню , що я також міг би визначити в цьому контексті як відстань від центру лінзи до датчика коли об’єкт, який знаходиться нескінченно далеко, знаходиться у фокусі .

Я не думаю, що інші відповіді дійсно дали мені зрозуміти і не розв'язали плутанину.

Тоді проста фізика говорить нам, що вона повинна бути в змозі зосередитись лише на одній площині (на фіксованій відстані) перед нею. Але насправді ви можете зосередитись на об'єктах поблизу, як і далеко ... Що я тут пропускаю?

Те, що вам не вистачає, полягає в тому, що фокусна відстань лінзи вимірюється, коли лінза фокусується в нескінченності.

Фокусна відстань - відстань від оптичного центру об'єктива до площини зображення, коли лінза фокусується у нескінченності . Якщо ви зосереджуєтесь на чомусь ближчому, то відстань від центру до площини зображення також може змінюватися, але це не означає, що це не основний об'єктив. Різниця між основним об'єктивом і збільшенням полягає в тому, що відстань від центру площини до зображення завжди однакова для основного об'єктива, коли лінза фокусується в нескінченності , тоді як ця відстань для збільшення може бути в будь-якому місці діапазону значень, коли об'єктив орієнтована на нескінченність .