Почему линзы характеризуются фокусным расстоянием, а не эффективным полем зрения?

Question

В фотографии принято говорить, что если вы знаете размер сенсора вашей камеры и фокусное расстояние объектива, то вы знаете поле зрения вашей системы.

Однако в оптике хорошо известно, что при фиксированном размере датчика расстояние от объектива до плоскости изображения (которое мы можем приравнять к расстоянию между фланцами) также влияет на ваше поле зрения. Каждый, кто устанавливал его / ее объектив на макроадаптере, видел, что увеличение расстояния между фланцами сузит ваше поле зрения, и в итоге они получат макрообъектив.

Итак, мой вопрос Почему мы характеризуем объективы с фокусным расстоянием, а не с эффективным полем зрения?

Я понимаю, что это может быть случай, когда это было просто произвольное историческое решение, но мне любопытно, есть ли оправдание тому, чего я упускаю.

EDIT:

Я хочу пояснить некоторые вещи в свете некоторых комментариев, которые я получил.

Исходя из физического POV всего этого, то, что определяет эффективное FOV для данного датчика, является эффективным фокусным расстоянием объектива и расстоянием между задней главной плоскостью объектива и датчиком, которое однозначно определяется расстоянием между основной плоскостью и фланцем объектива плюс расстояние между фланцем камеры и датчиком.

Эти два свойства полностью независимы друг от друга, но изменение любого из них изменит эффективное поле зрения - это факт геометрической оптики.

У меня был вопрос: учитывая, что оба параметра влияют на поле зрения, почему же мы приписываем только фокусное расстояние для поля зрения объектива?

Для дальнейшего пояснения на примере: у вас могут быть объективы 50 мм и 40 мм с одинаковым расстоянием между основной плоскостью и фланцем объектива. В этом случае, если вы разместите 40-миллиметровую линзу на достаточном расстоянии от датчика (по сравнению с 50-миллиметровой линзой), у вас будет тот же эффективный угол обзора.

Пожалуйста, попробуйте ответить на мой первоначальный вопрос вместо того, чтобы рассказывать мне об оптике - эта часть разговора мне очень понравилась :)

Answer 1

Этот вопрос основан на неправильном представлении. Расстояние между фланцами составляет , включая в фокусном расстоянии на этикетках объектива - это расстояние от оптического центра объектива, сфокусированного на бесконечности, до носителя изображения. Сюда входит расстояние до фланца. (См. . Из какой контрольной точки рассчитывается фокусное расстояние объектива? и . Что такое фокусное расстояние, когда есть Фокусное расстояние фланца? )

Это означает, что для данного размера сенсора линзы, изготовленные для разных креплений, все еще сопоставимы - 24-мм объектив дает (приблизительно) одинаковое поле зрения независимо от расстояния установки любой данной системы. Итак, фокусное расстояние соответствует полю зрения .

Вы заметили, что использование макроадаптера влияет на поле зрения. Фактически, они также увеличивают фокусное расстояние, хотя, поскольку макро-удлинители лишают возможности фактически фокусироваться на бесконечности, мы покидаем практическую реальность и попадаем в сферу теории.

Answer 2

Объективы характеризуются своими оптическими и физическими свойствами. Поле зрения не оптическое свойство, а следствие системы камеры, к которой прикреплен объектив. Один и тот же 50-миллиметровый объектив имеет разные поля зрения, когда он соединен с датчиками разного размера, такими как рамка кадрирования или полнокадровая.

Answer 3

Итак, мой вопрос: почему мы характеризуем объективы фокусным расстоянием, а не эффективным полем зрения?

Очень хорошая причина для камер заключается в том, что поле зрения также сильно зависит от размера датчика. Маленький сенсор фиксирует более узкий обзор, чем сенсор большего размера.

Фокусное расстояние объектива обеспечивает некоторое поле зрения, которое размер сенсора подрезает, чтобы захватить, возможно, меньшую его часть. Камеры с крошечными датчиками захватывают только небольшое поле, поэтому им приходится использовать объектив с более коротким фокусным расстоянием, чтобы сравнивать его с ожидаемым «обычным изображением», которое видят другие камеры с более крупными датчиками. Коэффициент обрезки сравнивает этот размер сенсора с историческим размером кадра 35 мм, с которым многие из нас хорошо знакомы.

Фокусное расстояние НЕ соответствует расстоянию между крепежными фланцами. Узел внутреннего фокуса может быть перемещен в соответствии с дизайном. Телеобъектив означает, что узел находится немного впереди переднего элемента объектива (объектив короче фокусного расстояния). Объектив с ретро-фокусировкой (широкоугольный) размещает узел фокусировки позади заднего элемента, чтобы создать пространство за объективом. Но фокусное расстояние до этого фокального узла.

Фокусное расстояние, обозначенное на объективе, соответствует фокусировке на бесконечность. Некоторые считают, что это определение фокусного расстояния, но это всего лишь один параметр для него. Зум-объективы также различаются фокусным расстоянием.

При фокусировке ближе, чем бесконечность, объектив выдвигается вперед (фронтальные элементы или, возможно, только внутренние элементы), так что узел внутренней фокусировки в объективе находится дальше от плоскости датчика. Если вместо этого мы предположим, что фокусное расстояние - это расстояние от этого внутреннего узла до плоскости датчика, то, конечно, фокусное расстояние будет немного больше, когда фокусировка ближе. Более длинное фокусное расстояние меняет такие вещи, как число f, что может повлиять на экспозицию, поэтому обычные объективы не допускают расстояний короче некоторого номинального близкого расстояния, как правило, при увеличении примерно 0,1х.

Answer 4

В отличие от угла охвата , поле зрения или угол обзора не являются свойствами линзы. Они зависят от фокусного расстояния объектива, размера датчика и расстояния между задней точкой фокусировки и датчиком. Когда объектив сфокусирован на бесконечности, расстояние между задней точкой фокусировки и датчиком равно нулю. Когда объектив сфокусирован на чем-то ближе, датчик располагается позади фокальной точки. Местоположение можно определить по формуле тонкой линзы:

1 / F = 1 / S1 + 1 / S2, где F - фокусное расстояние объектива, а S1 и S2 - расстояние до объекта и изображения соответственно.
https://en.wikipedia.org/wiki/Angle_of_view

В приведенной выше ссылке видно, что угол обзора зависит от S2. Если S1 большое, F и S2 примерно одинаковы, и можно сказать, что поле зрения связано с фокусным расстоянием. В макросъемке расстояние до объекта S2 не очень большое, поэтому оно оказывает существенное влияние, и поле зрения больше не связано с фокусным расстоянием объектива. Поскольку мы привыкли связывать поле зрения с фокусным расстоянием, мы определяем эффективное фокусное расстояние f как расстояние до изображения. В этом случае поле зрения связано с эффективным фокусным расстоянием, которое зависит от расстояния до объекта.

Answer 5

Фокусное расстояние и объектив FOV по своей сути одно и то же. Переменная - это то, сколько FOV объектива используется (т.е. удлинительные трубки / TC / датчик культуры / и т. Д.). Почему вы определяете характеристику объектива чем-то, что может быть переменным?