Как объектив с одним фокусным расстоянием может фокусироваться более чем на одной плоскости?

Question

По определению, простой объектив - это система с фиксированным объективом с фиксированным фокусным расстоянием.

Тогда простая физика говорит нам, что она должна фокусироваться только на одной плоскости (на фиксированном расстоянии) перед ней. Но на самом деле вы можете сосредоточиться на объектах как близко, так и далеко.

Что мне здесь не хватает?

Answer 1

Основной объектив по-прежнему имеет подвижный элемент фокусировки, позволяющий изменять фокусную плоскость в диапазоне диапазона фокусировочного кольца. Простое - это объектив с фиксированным фокусным расстоянием (100 мм, 50 мм и т. Д.), А не с зумом, который позволит вам охватить диапазон фокусных расстояний (например, 70–200 мм).

A с фиксированной фокусировкой * Объектив 1004 * не может изменить свою фокальную плоскость, но это не то же самое, что объектив с основной фокусировкой.

Answer 2

Это фундаментальное отсутствие понимания того, что означает фокусное расстояние. Начните с простого одноэлементного объектива. Держите его достаточно далеко от плоскости, чтобы что-то на «бесконечном» расстоянии (скажем, солнце или луна) было в фокусе. Расстояние от объектива до того, на чем вы фокусируете, является фокусным расстоянием этого объектива.

Однако, фокусное расстояние является прямым следствием того, насколько этот объектив преломляет свет, что (по крайней мере, в основном) зависит от двух вещей: показателя преломления этого стекла / пластика / чего-либо в объективе и кривизны поверхностей линз.

Чтобы изменить фокус объектива, переместите объектив относительно плоскости, на которой вы формируете изображение. В частности, чтобы сфокусироваться на объекте, который находится ближе, вы перемещаете объектив так, чтобы он находился дальше от плоскости фокусировки.

Учитывая нормальную ситуацию, когда объектив проецирует изображение, немного превышающее плоскость сенсора / пленки, при перемещении объектива дальше от фокальной плоскости угол обзора, записанный в фокальной плоскости, будет уменьшаться. На самом деле это , а не изменение угла обзора, обеспечиваемого объективом, просто уменьшение части угла обзора, обеспечиваемой объективом, которую может зафиксировать ваш датчик / пленка:

Здесь серые линии представляют изображение, проецируемое объективом. Нижний представляет то, что мы получили бы, сфокусировав его на бесконечности, а верхний - значительно ближе. Красные линии в верхней части показывают более узкий видимый угол обзора из-за более близкой фокусировки. Тем не менее, обратите внимание, что на самом деле это вопрос не захвата всего изображения, проецируемого объективом, , а не , а того, что сам объектив имеет более узкий угол обзора.

Что бы это ни стоило, тот же эффект объясняет уменьшение эффективной диафрагмы при фокусировке ближе - свет, который проецируется за края сенсора, явно не проецируется на сенсор, поэтому, чем ближе вы фокусируете, тем меньше света фокусируется на датчике, поэтому меньшее количество света от центральной части изображения распространяется по всей площади центра. Это означает, что в любой части датчика меньше света, и, следовательно, меньшая эффективная диафрагма (например, при использовании обычного макрообъектива с соотношением сторон 1: 1 вы теряете почти 2 полных стопов, поэтому объектив имеет номинал f /2.8 требуется примерно f / 5.6 выдержка).

Также следует помнить о другом эффекте: объектив, который выполняет внутреннюю фокусировку, в основном также является зумом, т. Е. Он делает изменяющим фокусное расстояние (и соответствующий угол обзора через объектив) как вы сосредоточены. Некоторые из них (например, нынешний 105 Micro-Nikkor) предназначены для того, чтобы эти эффекты противодействовали друг другу (в основном в любом случае), поэтому вы сохраняете примерно одинаковый реальный угол обзора, независимо от того, на чем вы сфокусированы. .

Answer 3

Во-первых, фокусное расстояние является свойством объектива (под объективом я имею в виду кусок пластика или стекла, который находится внутри системы фотографического объектива вашей камеры ). Если у вас есть только один объектив (например, увеличительное стекло), и вы перемещаете его относительно объекта и плоскости проекции (или датчика в камере), фокусное расстояние этого объектива остается неизменным. Фокусное расстояние определяется при изготовлении объектива (это не относится к человеческому глазу, который может изменять фокусное расстояние с помощью мышц).

Однако с помощью одного и того же объектива вы можете фокусироваться на объектах на разных расстояниях, используя эту формулу:

1/f = 1/s1 + 1/s2

Где f - фокусное расстояние объектива, s1 - расстояние от центра объектива до плоскости проекции, а s2 - расстояние от центра объектива до объекта. Чтобы сфокусироваться на объекте на другом расстоянии, вам просто нужно соответствующим образом отрегулировать положение объектива относительно датчика. Еще раз, фокусное расстояние f всегда остается неизменным.

Из этого следует, что если вы фотографируете объект, который находится бесконечно далеко 1/f = 1/s1 + 0, тогда ваше фокусное расстояние соответствует расстоянию до датчика, но для любого другого расстояния это не будет иметь место.

Так что я думаю, что путаница возникает из-за того, что простые линзы рассматриваются как фиксированная система. Системы объективов Prime могут изменять расстояние от фактического объектива до датчика, но это не меняет свойства этого объектива, называемого фокусным расстоянием , которое я также мог бы определить в этом контексте как расстояние от центра объектива к датчику, когда объект, находящийся бесконечно далеко, находится в фокусе .

Я не думаю, что другие ответы действительно дали мне понять и не разрешили путаницу.

Answer 4

Тогда простая физика говорит нам, что она должна фокусироваться только на одной плоскости (на фиксированном расстоянии) перед ней. Но на самом деле вы можете сосредоточиться на объектах как близко, так и далеко ... Чего мне здесь не хватает?

Вам не хватает того, что фокусное расстояние объектива измеряется, когда объектив сфокусирован на бесконечности.

Фокусное расстояние - это расстояние от оптического центра объектива до плоскости изображения , когда объектив сфокусирован на бесконечности . Если вы сосредоточитесь на чем-то более близком, то расстояние от центра до плоскости изображения также может измениться, но это не значит, что это не основная линза. Разница между основной линзой и зумом заключается в том, что расстояние от центра до плоскости изображения всегда одинаково для основной линзы , когда объектив сфокусирован на бесконечности , тогда как это расстояние для увеличения может быть любым диапазон значений , когда объектив сфокусирован на бесконечность .