Lensin fiziksel uzunluğu ile odak uzaklığı arasında basit bir ilişki yoktur. Örneğin, bir retrofokus geniş açısı genel olarak odak uzunluğundan daha uzundur; bir telefoto lens ise odak uzunluğundan daha kısadır. Bir yakınlaştırmanın içinde, bağımsız hareket eden birkaç lens grubunuz vardır. Zumun odak uzaklığı
, grupların göreceli konumlarına bağlıdır ve her zaman merceğin fiziksel uzunluğu ile ilgili değildir. Söylendiği gibi, bu davranış için mümkün olan en basit açıklama, zumunuzun basit bir retrofokus tasarımına sahip olabileceğidir.
Retrofokus zoom
Bir retrofokus
zoom yalnızca iki gruptan oluşur. Ön grubu, negatif kırılma gücü ve (negatif) odak uzaklığı f 1 , merceğin önünde bir amacı bir yerde sanal bir ara görüntü oluşturur. Bu grup, kısa görüşlü insanların giydiği gözlüklere çok benziyor: nesneyi “göze yaklaştırıyor”. Bu grubun odak uzunluğu -35 mm'ye yakındır.
Pozitif kırılma gücüne sahip arka grup, sensörde bu orta sanal görüntünün tersine çevrilmiş gerçek görüntüsünü oluşturur. Ara görüntü bu grup için “nesne” dir. Nihai görüntü büyütme faktörü ile ölçeklenmiş sanal görüntünün ters çevrilmiş bir kopyası gibidir,
m, 2 son görüntü ters çevrilmiş olduğu için negatiftir -1 yakın.
Nesne varsayarsak bütün objektif bir odak mesafesine sahiptir, sonsuzda bulunur
f = f 1 x m, 2 . Bu, iki negatif sayının çarpımıdır ve sonuç olumludur.
Yukarıdaki sadeleştirilmiş çizimde, birinci grup mercek L1, ikinci grup mercek L2'dir, yakınlaştırma sonsuza odaklanır, ara görüntü soldadır, L2'den x uzaklıkta ve sensör P'dedir. . L2 büyütme m 2 - = x '/ x .
Bu tasarımla, ikinci grubu hareket ettirerek lensi yakınlaştırmak kolaydır. Bu grup sensöre daha yakın olduğunda, küçük bir büyütme sağlar (-0,5 civarında) ve böylece tüm lens için daha kısa odak uzaklığı sağlar. İleriye doğru hareket ettiğinde, ortadaki görüntüye daha yakın olduğunda, daha yüksek büyütme oranına (-1.6 civarında) ve böylece tüm lens için daha uzun bir odak uzaklığına sahip olursunuz.
Ancak, bu grubun büyütme oranını değiştirdikçe, nesne (bu durumda ara görüntü) ve son görüntü arasındaki mesafe değişir. Bu mesafe, grup sadece objesi ve büyütme -1 olduğunda gerçekleşen görüntüsü arasında olduğu zamandır. Bir ampulün görüntüsünü bir kağıda odaklamak için bir büyüteç kullanarak bunu kolayca kontrol edebilirsiniz: görüntü nesneyle aynı boyda olduğunda ampul ile odaklanan görüntü arasındaki mesafe minimumdur. Zum objektifi durumunda, son görüntünün sabit bir pozisyonda (sensörde) düşmesi gerektiğinden, ara görüntü ön grup hareket ettirilerek hareket ettirilmelidir. Bu, ön grubun gözlemlenen davranışını açıklar: lensi 18 mm'den ~ 35 mm'ye yakınlaştırırken, büyütme m 2~ -0,5 - -1 arasında gider ve ön grup sensöre yaklaştı. Oradan 55 mm'ye yakınlaştırdığınızda,
m 2 -1'den ~ -1.6'ya gider ve ön grup sensörden uzaklaşır.
örnek 1
Bu, her grubun sadece ince bir mercek olduğu zoom için teorik (üstü) basitleştirilmiş bir modeldir. Grupların odak uzaklıkları -35 mm (ön grup) ve +35 mm'dir (arka grup). Sonsuzdaki bir nesneyi varsayarak, üç odak uzaklığı için zum yapılandırmalarını hesapladım. Aşağıdaki tablo, odaklama uzunluğunun bir fonksiyonu olarak objektif elemanlarının (sensörden mm cinsinden) konumlarını gösterir:
┌───────────┬─────────┬─────────┐
│ f. length │ group 1 │ group 2 │
├───────────┼─────────┼─────────┤
│ 18 mm │ 121.1 │ 53 │
│ 35 mm │ 105 │ 70 │
│ 55 mm │ 112.3 │ 90 │
└───────────┴─────────┴─────────┘
Ve işte ölçeklendirmek için bir çizim:
Sensör sağda. Ara görüntü (çizilmemiş) ön elemanın solunda 35 mm'dir. İlginç olan, grupların (hem ön hem de arka) hareketlerinin en küçük orta zum zoomlarında gördüğümle uyuşması. Gerçek bir yakınlaştırma daha fazla gruba sahip olabilir (IS adı verilmiştir), ancak yakınlaştırma işlemi için gerçekten sadece iki tane gerekir.
Örnek 2
Daha gerçekçi bir örnek için, bazı Nikon 1 zoom'lar için bu patente bakınız
. Bu en iyi örnek değil, çünkü bu lensler aynasız bir kamera için tasarlandı. Bununla birlikte, düzeneklerden biri, 1.6 x için 18-55'e oldukça yakın, 10-30 mm'lik bir orta kademe zumdur (27-81 eşdeğeri).
Rakamlar nedeniyle bu örneği seviyorum. Lütfen sayfa 1'deki şekle ve daha özel olarak alttaki “G1” ve “G2” etiketlerinin altındaki oklara bakınız. Bu oklar, objektif geniş (W) ile tele (T) arasında yakınlaştırıldığında grupların hareket şeklini gösterir. İkinci grup monoton ileri ileri hareket ederken, ön grubun ileri ve geri hareket ettiğini görebilirsiniz. Hepsinde olmasa da, pek çok geniş ve orta kademe zumda gördüğüm budur (örneğin, Nikkor 18-70'de). İkinci grubun, odaklanma için bir grup (Gf) ve görüntü sabitleme için bir grup (Gs) dahil olmak üzere aralarında bazı alt gruplara sahip olduğunu fark edebilirsiniz. Ancak bu alt gruplar, yalnızca yakınlaştırma eylemi göz önüne alındığında önemsizdir .
Her neyse, buradaki ilginç şey, verilen örneklerin bazılarının üç mercek grubuna sahip olmasına rağmen, çoğunun (“tercih edilen düzenleme” dahil) sadece iki tanesinin olmasıdır. Patentten alıntı (sayfa 67'deki paragraf 077):
Mevcut uygulamaya göre bir optik sistem, bir nesne tarafından, negatif kırılma gücüne sahip bir birinci mercek grubunu ve pozitif kırılma gücüne sahip bir ikinci mercek grubunu içerir.
Bu tam olarak bir retrofokus lensinin açıklamasıdır.
Örnek 3
İşte
Nikon diğerine patent
çoğunlukla APS-C yakınlaştırır 18-55 çeşit açıklar beri daha uygun olabilir.
Bu patentin Örnek 1 ve 2'si, ön odak odak uzunluğu -31,51 mm ve arka odak odak açısı +37,95 mm olan basit bir retrofokus tasarımı içindir. Veri tablolarından, lensi 18 ila 55 mm'den yakınlaştırdığınızda, ön grubun önce arkaya (sensöre doğru), ardından ileriye (sensörden uzağa) monoton ileriye doğru hareket ettiğini görüyoruz.
Bu patent ayrıca burada tarif ettiğim basit iki grup tasarımının mümkün olan tek seçenek olmadığını göstermektedir. Bu patentin 5. örneğini ele alalım. Bu lens, lens yakınlaştırıldığında farklı şekillerde hareket eden dört gruba sahiptir. 18 ila 55 mm zoom yaparken, ön grup geri, sonra ileri ve arka grup monoton ileri sarılır. Böylece, dışarıdan görüldüğü gibi, dahili olarak daha karmaşık olmasına rağmen, örnek 1'deki basit iki gruplu tasarıma benziyor .
Öte yandan, bu özel tasarım aslında
basit bir retrofokus tasarımından çok da uzak değil . Grup 2, 3 ve 4'ün bir tür “süper grup” oluşturduğunu söylersek, mercek negatif kırılma gücünün bir grubu (G1) ve bunu takiben süper kırılma gücünün süper grubu (G234) olarak tanımlanabilir. Hala bir retrofocus türü. Bu açıklama, 2, 3 ve 4 numaralı gruplar aynı şekilde az veya çok hareket ettiklerinden, tamamen mantıksız değildir: lens genişden tele uzaklaştığında hepsi ortalama olarak monoton ileri hareket eder ve ortalama hareketleri, aralarındaki göreceli hareketlerden daha büyüktür. Objektif verileri tablosundan bu süper grubun odak uzunluğunu hesapladım ve çok fazla değişmediğini tespit ettim: sadece zoomun geniş ucunda 38.6 mm'den tele ucunda 34.8 mm'ye kadar.
Her ne kadar sadece birkaç patenti araştırmış olsam da, benim sonucum, aşağıdaki üç koşulun yerine getirilmesi durumunda bir tür retrofocus tasarımının (ancak sadece iki grupla olması gerekmeyebilir) büyük olasılıkla yakınlaştırma olacağı yönünde:
- Objektif tüm ayarlarda odak uzaklığından daha uzun
- Genişden tele yakınlaştırıldığında, ön eleman önce geri (sensöre yakın), sonra ileriye doğru hareket eder
- genişden tele yakınlaştırıldığında, arka eleman her zaman ileri doğru hareket eder.
İlk koşulun her zaman 55 mm'den fazla olmayan maksimum odak uzunluğuna sahip SLR zoom'larla karşılanması muhtemeldir.
Not: Bu cevap birkaç düzenlemeyi daha iyi birleştirmek için yoğun şekilde düzenlendi. Bu süreçte Stan Rogers tarafından ortaya atılan önemli bir noktaya değindim, yani basit tasarımın mümkün olan tek tasarım olmadığını.