Neden bazı lensler yakın odakta görüş açısını arttırıyor?

Kısa süre önce bir süper zum objektif olan Nikon 28-300mm'yi aldım. Her ne kadar öncelikle çok yönlülüğü için alsam da, sezgim, 50 cm'de 300 mm odak uzaklığı yapabilen bir lensin, gerçekten de yapabileceği gibi, makro çekimler için makul büyütme sunmasıydı.

Yaklaşık 5 metre mesafede, 2x telekonvertörlü 105mm makro lensimin, 28-300mm lensimin 300 mm'de olduğundan 210 mm'de oldukça dar bir görüş alanı sunduğunu keşfettiğimde şok oldum! Ben bu lens üzerinde açıklayan bir forum iplik buldum :

Makro olarak kullanabilmesi beklenen herkes maksimum büyütmeyi dikkatlice kontrol etmelidir: 0.32x. Bir IF objektifi olan Nikkor, daha yakından odaklandığında görüş açısını önemli ölçüde artırır. [...] 50 cm'de 0,32x kabaca [minimum odaklama mesafesi] 'de yaklaşık 92 mm'lik bir odak uzunluğunu hesaplar ... bu nedenle "dramatik" büyük harflerle bile yazılabilirdi.

Bu sezgisel davranışa hangi mercek yapımı ve / veya fizik prensiplerinin yol açtığını daha iyi anlamak istiyorum. Pragmatik bir düzeyde: Teknik özelliklerde listelenen maksimum büyütme oranından etkili odaklanma alanını minimum odaklama mesafesinden türetebileceğim açıktır, ancak diğer mesafelerde etkili görüş alanını belirlemeye nasıl devam edebilirim? Örneğin, 28-300 mm lensimin 300 mm ve 3 metrede görüş alanını nasıl belirleyebilirim? Bunlar hesaplanabilir mi veya ampirik olarak mı belirlenmelidir? Ampirik olarak belirlenmeleri gerekiyorsa, bu tür şeyleri kamuya açıklayan insanlar var mı?

Bu davranışın arkasındaki fizik prensibi ince lens formülünden başka bir şey değildir:

1/o + 1/i = 1/f

O, nesne mesafesidir (objektiften nesneye olan mesafe), i görüntü mesafesidir (objektiften sensöre uzaklık) ve f odak uzaklığıdır.

Çok büyük bir nesne mesafesi için (sonsuzluğa yaklaşırken) 1 / o terimi sıfıra düşer, dolayısıyla:

1/i = 1/f
i = f

Bu, 300 mm'lik basit bir merceğin, merceğin yaklaşık 300 mm arkasında çok uzaktaki bir nesnenin odaklanmış bir görüntüsünü oluşturacağı anlamına gelir. Bu, lensi sensörden 300 mm uzağa yerleştiren tüpe monte edilirse, ufukta nesnelerin keskin bir şekilde odaklanmış fotoğraflarını elde edeceğiniz anlamına gelir.

600 mm mesafede lense yakın bir cisime ne dersiniz?

1/600 + 1/i = 1/300
1/i = 1/600
i = 600

300 mm'lik bir tüpe monte edilen aynı 300 mm'lik lens, bu mesafedeki tamamen odak dışı olan nesnelerin görüntülerini üretir, ancak tüpü 600 mm'ye uzatırsak, yakın nesnemiz keskin odaklamaya getirilir.

Bir "birim odaklama" lensi oluşturduk. Bu tür lenslerle ilgili sorun, odaklama sırasında fiziksel uzunlukta büyük ölçüde artmalarıdır.

28-300 mm gibi yakın bir odaklama merceğinde fiziksel uzunluktaki bu kadar büyük bir değişikliği önlemek için, tasarımcılar yakın odaklama sırasında odak uzunluğunu değiştirerek çalışan "arka odaklama" kullanırlar. İnce lens formülüne geri dönersek, sabit bir mesafeye monte edilmiş 300 mm'lik bir lens 100 mm'lik bir lense dönüşürse, odak sonsuzluktan şunlara değişir:

1/o + 1/300 = 1/100
1/o = 1/150
o = 150

Yüz elli milimetre (ki bu oldukça dar!).

Teorik olarak, farklı odak mesafelerinde göreceli odak uzunluklarını çalışmak için aynı formülleri kullanabilirsiniz, ancak karmaşık bir çok elemanlı mercekte o mesafesinin, ön ana düzlemden nesneye olan mesafeye ve karşılık gelen mesafeye karşılık geldiği uyarısı ile arka ana düzlemden görüntü uzaklığına kadar. Bu düzlemlerin konumu lens tasarımına bağlıdır ve üretici tarafından sıklıkla belirtilmez.

Sonuçta arka odaklama, minimum odak mesafesini düşürmeyi nispeten kolaylaştırır, bu da üreticilerin açıklamaya "makro" atmasını ve daha fazla lens satmasını sağlar, ancak odak uzunlukları konvansiyonla her zaman sonsuz odakta mercekle belirtildiği için müşteri gerçekte olanlarla ilgili karanlık. Gerçekten yapabileceğiniz tek şey, belirtilen odak uzaklığı ve diyafram değerlerini yalnızca orta odak mesafeleri için yaklaşık değerler olarak ele almaktır.