Come può un obiettivo con una sola lunghezza focale focalizzare su più di un piano?

Per definizione, una lente primaria è un sistema di lenti fisse con una lunghezza focale fissa.

Quindi, la fisica semplice ci dice che dovrebbe essere in grado di concentrarsi solo su un piano (a una distanza fissa) di fronte ad esso. Ma in effetti puoi concentrarti su oggetti vicini e lontani.

Cosa mi sto perdendo qui?

Una lente primaria ha ancora un elemento di messa a fuoco mobile che consente di modificare il piano focale attraverso la gamma della gamma della ghiera di messa a fuoco. Un numero primo è un obiettivo che ha una lunghezza focale fissa (100 mm, 50 mm ecc.) Rispetto a uno zoom che consente di coprire una gamma di lunghezze focali (70 mm-200 mm per esempio).

Un obiettivo a fuoco fisso non può cambiare il suo piano focale, ma questo non è lo stesso di un obiettivo principale.

Questa è una fondamentale mancanza di comprensione del significato della lunghezza focale. Inizia con un semplice obiettivo a singolo elemento. Tienilo abbastanza lontano dall'aereo perché qualcosa a distanza "infinita" (per esempio, il sole o la luna) sia a fuoco. La distanza dall'obiettivo a qualunque cosa tu stia focalizzando è la lunghezza focale di quell'obiettivo.

La lunghezza focale, tuttavia, è una conseguenza diretta di quanto quell'obiettivo rifrange la luce, che (almeno per lo più) dipende da due cose: l'indice di rifrazione di quel vetro / plastica / qualunque cosa nell'obiettivo e la curvatura dell'obiettivo superfici.

Per cambiare la messa a fuoco dell'obiettivo, sposta l'obiettivo in relazione al piano su cui stai formando l'immagine. In particolare, per mettere a fuoco un oggetto più vicino, si sposta l'obiettivo in modo che sia più lontano dal piano di messa a fuoco.

Data la normale situazione in cui l'obiettivo proietterà un'immagine leggermente più grande del piano sensore / pellicola, quando si sposta l'obiettivo più lontano dal piano focale, l'angolo di visione registrato sul piano focale si ridurrà. In realtà questo non è un cambiamento nell'angolo di vista fornito dall'obiettivo, ma semplicemente una riduzione della parte dell'angolo di vista fornito dall'obiettivo che il tuo sensore / film è in grado di registrare:

Qui, le linee grigie rappresentano l'immagine proiettata dall'obiettivo. Quello inferiore rappresenta ciò che otterremmo focalizzato all'infinito, e quello superiore focalizzato considerevolmente più vicino. Le linee rosse nella parte superiore mostrano l' angolo di vista apparente più stretto a causa della messa a fuoco più ravvicinata. Si noti, tuttavia, che si tratta davvero di non catturare l'intera immagine proiettata dall'obiettivo, non una questione che l'obiettivo stesso abbia un angolo di visione più stretto.

Per quello che vale, lo stesso effetto spiega che l'apertura effettiva si riduce man mano che la messa a fuoco si avvicina: la luce che proietta oltre i bordi del sensore ovviamente non viene proiettata sul sensore, quindi più si mette a fuoco, meno luce si ottiene focalizzato sul sensore, quindi la minore quantità di luce proveniente dalla parte centrale dell'immagine viene diffusa su tutta l'area del centro. Ciò significa che c'è meno luce in ogni parte del sensore, quindi l'apertura effettiva più piccola (ad esempio, con un tipico obiettivo macro a 1: 1, perdi quasi 2 stop completi, quindi un obiettivo valutato con f / 2.8 ha bisogno di circa un f /5.6 esposizione).

C'è un altro effetto da tenere a mente pure: un obiettivo che fa interna messa a fuoco è fondamentalmente anche uno zoom - cioè, non cambia la lunghezza focale (e corrispondente angolo di vista attraverso l'obiettivo), come ci si concentra. Alcuni (ad esempio, l'attuale 105 Micro-Nikkor) sono progettati per avere questi effetti contrastanti tra loro (per lo più comunque) in modo da mantenere all'incirca lo stesso reale angolo di vista, indipendentemente da dove ti concentri.

Innanzitutto, la lunghezza focale è una proprietà di un obiettivo (per obiettivo intendo un pezzo di plastica o di vetro che si trova all'interno del sistema di obiettivi fotografici della fotocamera ). Se hai solo una singola lente (pensa alla lente d'ingrandimento) e spostala in relazione a un oggetto e al tuo piano di proiezione (o un sensore in una videocamera per quella materia), la lunghezza focale di quella lente rimane la stessa. La lunghezza focale viene decisa durante la fabbricazione dell'obiettivo (questo non è il caso dell'occhio umano, che può cambiare la lunghezza focale usando i muscoli).

Tuttavia, con lo stesso obiettivo puoi mettere a fuoco oggetti a diverse distanze usando questa formula:

1/f = 1/s1 + 1/s2

Dov'è fla lunghezza focale dell'obiettivo, s1è la distanza dal centro dell'obiettivo al piano di proiezione ed s2è la distanza dal centro dell'obiettivo a un oggetto. Per mettere a fuoco un oggetto a una distanza diversa, è sufficiente regolare la posizione dell'obiettivo rispetto al sensore di conseguenza. Ancora una volta, la lunghezza focale frimane sempre la stessa.

Da ciò ne consegue che se si scatta una foto di un oggetto infinitamente lontano, 1/f = 1/s1 + 0la lunghezza focale corrisponde alla distanza dal sensore, ma per qualsiasi altra distanza non sarà così.

Quindi penso che la confusione derivi dall'osservare le lenti primarie come un sistema fisso. I sistemi di lenti Prime possono cambiare la distanza dall'obiettivo effettivo al sensore, ma ciò non cambia la proprietà di quell'obiettivo chiamato lunghezza focale , che potrei anche definire in questo contesto come la distanza dal centro dell'obiettivo al sensore quando un oggetto infinitamente lontano è a fuoco .

Non penso che le altre risposte mi abbiano chiarito e non abbiano risolto la confusione.

Quindi, la fisica semplice ci dice che dovrebbe essere in grado di concentrarsi solo su un piano (a una distanza fissa) di fronte ad esso. Ma in effetti puoi concentrarti su oggetti vicini e lontani ... Cosa mi manca qui?

La parte che ti manca è che la lunghezza focale di un obiettivo viene misurata quando l'obiettivo viene messo a fuoco su infinito.

La lunghezza focale è la distanza dal centro ottico dell'obiettivo al piano dell'immagine quando l'obiettivo è messo a fuoco su infinito . Se ti concentri su qualcosa di più vicino, anche la distanza dal centro al piano dell'immagine può cambiare, ma ciò non significa che non sia un obiettivo principale. La differenza tra una lente primaria e uno zoom è che la distanza dal centro al piano dell'immagine è sempre la stessa per una lente primaria quando l'obiettivo è messo a fuoco su infinito , mentre quella distanza per uno zoom può essere ovunque in una gamma di valori quando l'obiettivo è focalizzato all'infinito .