Perché ci sono così pochi obiettivi con una distanza minima di messa a fuoco minima?

La mia fotocamera compatta superzoom Canon Powershot SX60 HS ha pubblicizzato una distanza di messa a fuoco minima (più vicina) di 0 cm, e molti altri compatti lo hanno in un paio di cm.

Ma per la mia microcamera da quattro terzi anche gli obiettivi "macro" disponibili hanno una distanza minima di messa a fuoco nell'intervallo di 10-20 cm. Per quanto ho capito, la situazione è simile per altri formati di obiettivi intercambiabili.

Perché ci sono così pochi obiettivi con una distanza minima di messa a fuoco minima?

Perché la maggior parte delle fotocamere con obiettivi intercambiabili in genere utilizzano sensori di formato più grande rispetto al formato 1 / 2,3 ".

La capacità di messa a fuoco ravvicinata della maggior parte dei compatti con piccoli sensori deriva dal fatto che i piccoli sensori utilizzano obiettivi proporzionalmente corti. Gli obiettivi molto corti (quelli con lunghezza focale inferiore a 10 mm) tendono ad avere una profondità di campo molto profonda, abbastanza profonda da avere una capacità di messa a fuoco ravvicinata. La "modalità Macro" su una fotocamera P&S sta semplicemente cambiando le distanze focali attraverso le quali la fotocamera cercherà. Mentre l'SX60HS ha una lunghezza focale "equivalente" di 21 mm all'estremità larga, la lunghezza focale effettiva dell'obiettivo largo dell'obiettivo è solo 3,8 mm.

Un sensore di formato quattro terzi (formato 4/3 ") o APS-C è circa 4-6 volte più grande di un sensore di formato 1 / 2,3" e richiede obiettivi da 4 a 6 volte più lunghi. Più è lungo un obiettivo, più sottile diventa la profondità di campo con impostazioni di apertura simili e maggiore è la distanza minima di messa a fuoco. Questo è uno dei vantaggi dell'utilizzo di un sensore più grande. Ed è per questo che non vedi le modalità macro su fotocamere con obiettivo intercambiabile.

La lunghezza focale di un obiettivo è un calcolo effettuato quando l'obiettivo sta immaginando un oggetto all'infinito. Questa è una distanza fino al simbolo "a perdita d'occhio" ∞. Mentre ci concentriamo su oggetti più vicini all'infinito, dobbiamo allungare la distanza, dall'obiettivo al sensore (pellicola). La distanza ora allungata si chiama "back focus". L'estensione dall'obiettivo al sensore / pellicola diventa grande. Mentre ci concentriamo per raggiungere la "grandezza naturale", spesso chiamata "unità" o ingrandimento 1: 1, l'obiettivo verrà spostato in avanti di 1 lunghezza focale completa e l'oggetto distanza dal sensore / film sarà 4 volte la lunghezza focale. Quello che sto cercando di dirti è che la quantità di estensione meccanica per raggiungere l'ingrandimento 1 (a grandezza naturale) è una lunghezza focale competitiva.

Quindi, per mettere a fuoco un obiettivo vicino e raggiungere l'unità richiede molto spazio per far avanzare l'obiettivo. Questo in realtà non è troppo difficile, ma ora per il resto della storia. I numeri f / che conosciamo e amiamo, che sono incisi sull'obiettivo, sono calcolati dalla posizione di messa a fuoco all'infinito. Man mano che chiudiamo la messa a fuoco, i segni di posizione incisi per le impostazioni f / number non sono più validi. All'ingrandimento 1 (unità), l'errore è 2 f / stop. Questo è un problema perché tendiamo a sottoesporre quando chiudiamo la messa a fuoco.

Questo errore f / numero è chiamato "fattore di soffietto". Se la fotocamera legge l'esposizione misurando attraverso l'obiettivo, il fattore di soffietto non è un problema. Se l'esposizione è determinata da un esposimetro esterno, è un grosso problema. Come regola empirica - la maggior parte dei produttori di fotocamere (produttori di obiettivi) interrompe la corsa in avanti dell'obiettivo quando l'errore del fattore del soffietto si avvicina a 1/3 di f / stop. Il design dell'obiettivo macro è intelligente in quanto la porzione di serie di lenti davanti al diaframma a iride è una forte lente d'ingrandimento. Mentre ci concentriamo sul primo piano, l'ingrandimento fa apparire più grande il diametro dell'apertura del diaframma. Questo ingrandimento dell'apertura consente a più luce di attraversare l'obiettivo. Questo è il modo in cui il design della macro annulla l'errore del fattore del soffietto.

Naturalmente costa di più incorporare questo design; così tanti produttori di lenti fermano il movimento in avanti mentre il fattore del soffietto si avvicina a 1/3 f / stop.

Ho scoperto che per gli obiettivi di fotocamera intercambiabili (almeno per Olympus micro per obiettivi di terzi) la distanza minima di messa a fuoco nelle specifiche viene misurata dal sensore, mentre per le fotocamere compatte di solito forniscono la distanza dalla parte frontale dell'obiettivo. Questo spiega la maggior parte della differenza.

Un'ulteriore considerazione è che la maggior parte del lavoro macro è (parzialmente) illuminato frontalmente. Questo diventa più difficile da avvicinare all'elemento frontale. Anche le luci ad anello hanno una distanza utile minima imposta dalla geometria. Quindi una messa a fuoco che tocca la parte anteriore dell'alloggiamento è raramente utile. Sebbene sia difficile da montare su un obiettivo con messa a fuoco infinita, è facile attivarlo con un soffietto o tubi di prolunga per quelle occasioni in cui è richiesto.

Anche i microscopi utilizzati in modalità di trasmissione hanno una certa distanza di lavoro (spesso inferiore a 1 mm e ignorando gli obiettivi di immersione).