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

По определению, основная линза - это система линз 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?

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).

С фиксированным фокусом объектива не может изменить его фокальной плоскости, но это не то же самое , как основного объектива.

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 объектива. поверхностей.

Чтобы изменить фокус объектива, вы перемещаете 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. В действительности это не изменение угла обзора, обеспечиваемого объективом, а просто уменьшение части угла обзора, обеспечиваемой объективом, которую ваш датчик / пленка может записывать:

Здесь серые линии представляют изображение, проецируемое объективом. Нижний - это то, что мы получили бы, сфокусировав его на бесконечности, а верхний - значительно ближе. Красные линии в верхней части показывают более узкий видимый угол зрения из-за более тесной фокусировки. Тем не менее, обратите внимание, что это действительно вопрос не захвата всего изображения, проецируемого линзой, а не вопроса самой линзы, имеющей 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, очевидно, не проецируется на сенсор, поэтому, чем ближе вы фокусируете, тем меньше света становится сфокусирован 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 стопа, поэтому объектив с номиналом f / 2,8 требует примерно f / 5,6 воздействия).

Также следует помнить о другом эффекте: объектив, который выполняет внутреннюю фокусировку, в основном также является зумом, т. Е. Он меняет фокусное расстояние (и соответствующий угол обзора через объектив) при фокусировке. 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.

Во-первых, фокусное расстояние - это свойство объектива (под объективом я имею в виду кусок пластика или стекла, который находится внутри системы фотографических объективов вашей камеры ). Если у вас есть только одна линза (например, увеличительное стекло), и вы перемещаете ее относительно объекта и вашей проекционной плоскости (или датчика в камере), фокусное расстояние этой линзы остается прежним. 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 следующую формулу:

1/f = 1/s1 + 1/s2

Там , где fэто фокусное расстояние вашего объектива, s1это расстояние от центра объектива к плоскости проекции, и s2это 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 fвсегда остается прежним.

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

Поэтому я думаю, что путаница возникает из-за того, что объективы выглядят 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 до датчика. когда объект, который находится бесконечно далеко, находится в фокусе .

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

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?

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 зума может быть где угодно в диапазоне значений, когда объектив ориентирован на бесконечность .