Làm thế nào một ống kính có một tiêu cự duy nhất có thể tập trung vào nhiều mặt phẳng?

Theo định nghĩa, một ống kính thủ là một hệ thống ống kính cố định với một độ dài tiêu cự cố định.

Sau đó, vật lý đơn giản cho chúng ta biết rằng nó chỉ có thể tập trung vào một mặt phẳng (ở một khoảng cách cố định) phía trước nó. Nhưng trên thực tế, bạn có thể tập trung vào các đối tượng gần cũng như xa.

Tôi đang thiếu gì ở đây?

Một ống kính một tiêu cự vẫn có thành phần lấy nét chuyển động cho phép bạn thay đổi mặt phẳng tiêu cự thông qua phạm vi phạm vi của vòng lấy nét. Một nguyên tố là một ống kính có tiêu cự cố định (100mm, 50mm, v.v.) trái ngược với zoom sẽ cho phép bạn bao phủ một phạm vi độ dài tiêu cự (ví dụ 70mm-200mm).

Một ống kính tiêu cự cố định không thể thay đổi mặt phẳng tiêu cự của nó, nhưng điều này không giống với ống kính một tiêu cự.

Đây là một sự thiếu hiểu biết cơ bản về ý nghĩa của tiêu cự. Bắt đầu với một ống kính đơn yếu tố. Giữ nó đủ xa khỏi mặt phẳng để một cái gì đó ở khoảng cách "vô hạn" (giả sử mặt trời hoặc mặt trăng) được tập trung. Khoảng cách từ ống kính đến bất cứ thứ gì bạn tập trung vào là độ dài tiêu cự của ống kính đó.

Tuy nhiên, độ dài tiêu cự là hệ quả trực tiếp của việc thấu kính đó khúc xạ ánh sáng bao nhiêu, điều này (ít nhất là chủ yếu) phụ thuộc vào hai điều: chỉ số khúc xạ của kính / nhựa / bất cứ thứ gì trong ống kính và độ cong của ống kính bề mặt.

Để thay đổi tiêu cự của ống kính, bạn di chuyển ống kính so với mặt phẳng mà bạn đang tạo hình ảnh. Cụ thể, để lấy nét vào một vật ở gần hơn, bạn di chuyển ống kính sao cho nó cách xa mặt phẳng tiêu cự hơn.

Với tình huống bình thường trong đó ống kính sẽ chiếu hình ảnh lớn hơn mặt phẳng cảm biến / phim một chút, khi bạn di chuyển ống kính ra xa mặt phẳng tiêu cự, góc nhìn được ghi trên mặt phẳng tiêu cự sẽ co lại. Trong thực tế, đây không phải là sự thay đổi về góc nhìn do ống kính cung cấp, chỉ đơn thuần là giảm một phần góc nhìn được cung cấp bởi ống kính mà cảm biến / phim của bạn có thể ghi:

Ở đây, các đường màu xám đại diện cho hình ảnh được chiếu bởi ống kính. Cái dưới đại diện cho những gì chúng ta sẽ nhận được với nó tập trung ở vô cực, và phần trên với nó tập trung gần hơn đáng kể. Các đường màu đỏ ở phía trên hiển thị góc nhìn rõ ràng hẹp hơn do lấy nét gần hơn. Tuy nhiên, lưu ý rằng đây thực sự là vấn đề không chụp toàn bộ ảnh đang được ống kính chiếu, không phải là vấn đề của chính ống kính có góc nhìn hẹp hơn.

Đối với giá trị của nó, hiệu ứng tương tự chiếm khẩu độ hiệu quả ngày càng nhỏ hơn khi bạn tập trung lại gần hơn - ánh sáng chiếu qua các cạnh của cảm biến rõ ràng không chiếu vào cảm biến, vì vậy bạn càng lấy nét càng gần, ánh sáng càng ít tập trung vào cảm biến, do đó lượng ánh sáng nhỏ hơn từ phần trung tâm của bức ảnh được trải đều trên toàn bộ khu vực trung tâm. Điều này có nghĩa là có ít ánh sáng hơn ở bất kỳ một phần nào của cảm biến, do đó khẩu độ hiệu quả nhỏ hơn (ví dụ, với ống kính macro thông thường ở tỷ lệ 1: 1, bạn mất gần 2 điểm dừng hoàn toàn, do đó, một ống kính được đánh giá ở mức f / 2.8 cần khoảng f /5,6 tiếp xúc).

Có một hiệu ứng cần lưu ý cũng như: một ống kính mà không nội tập trung về cơ bản là cũng một zoom - tức là, nó không thay đổi độ dài tiêu cự (và góc tương ứng của điểm qua ống kính) như bạn tập trung. Một vài (ví dụ, 105 Micro-Nikkor hiện tại) được thiết kế để có những hiệu ứng này chống lại nhau (chủ yếu là dù sao) để bạn duy trì góc nhìn thực tế giống nhau , bất kể bạn tập trung ở đâu.

Đầu tiên, độ dài tiêu cự là một đặc tính của ống kính (theo ống kính, ý tôi là một mảnh nhựa hoặc thủy tinh nằm trong hệ thống ống kính nhiếp ảnh của máy ảnh của bạn ). Nếu bạn chỉ có một ống kính duy nhất (nghĩ kính lúp) và di chuyển nó xung quanh liên quan đến một vật thể và mặt phẳng chiếu của bạn (hoặc cảm biến trong máy ảnh cho vấn đề đó), thì độ dài tiêu cự của ống kính đó vẫn giữ nguyên. Độ dài tiêu cự được quyết định trong quá trình sản xuất ống kính (đây không phải là trường hợp với mắt người, có thể thay đổi độ dài tiêu cự bằng cơ bắp).

Tuy nhiên, với cùng một ống kính, bạn có thể tập trung vào các đối tượng ở các khoảng cách khác nhau bằng công thức này:

1/f = 1/s1 + 1/s2

Trong trường hợp flà chiều dài tiêu cự của ống kính của bạn, s1là khoảng cách từ trung tâm ống kính với mặt phẳng chiếu, và s2là khoảng cách từ trung tâm ống kính đến một đối tượng. Để lấy nét ở một đối tượng ở một khoảng cách khác, bạn chỉ cần điều chỉnh vị trí của ống kính tương ứng với cảm biến. Một lần nữa, độ dài tiêu cự fluôn giữ nguyên.

Từ đó, nếu bạn chụp ảnh một vật ở rất xa 1/f = 1/s1 + 0thì tiêu cự của bạn khớp với khoảng cách đến cảm biến, nhưng đối với bất kỳ khoảng cách nào khác thì nó sẽ không xảy ra.

Vì vậy, tôi nghĩ rằng sự nhầm lẫn phát sinh từ việc nhìn vào ống kính một tiêu cự như một hệ thống cố định. Các hệ thống thấu kính chính có thể thay đổi khoảng cách từ ống kính thực tế đến cảm biến, nhưng điều đó không làm thay đổi tính chất của ống kính đó gọi là tiêu cự , mà tôi cũng có thể định nghĩa trong bối cảnh này là khoảng cách từ tâm ống kính đến cảm biến khi một đối tượng ở xa vô cùng tập trung .

Tôi không nghĩ rằng những câu trả lời khác thực sự đã làm cho tôi rõ ràng và không giải quyết được sự nhầm lẫn.

Sau đó, vật lý đơn giản cho chúng ta biết rằng nó chỉ có thể tập trung vào một mặt phẳng (ở một khoảng cách cố định) phía trước nó. Nhưng trên thực tế, bạn có thể tập trung vào các vật thể gần cũng như xa ... Tôi còn thiếu gì ở đây?

Phần bạn thiếu là độ dài tiêu cự của ống kính được đo khi ống kính được lấy nét ở vô cực.

Độ dài tiêu cự là khoảng cách từ tâm quang của ống kính đến mặt phẳng hình ảnh khi thấu kính được hội tụ ở vô cực . Nếu bạn tập trung vào một cái gì đó gần hơn, thì khoảng cách từ trung tâm đến mặt phẳng hình ảnh cũng có thể thay đổi, nhưng điều đó không có nghĩa đó không phải là ống kính chính. Sự khác biệt giữa ống kính một tiêu cự và thu phóng là khoảng cách giữa tâm và mặt phẳng hình ảnh luôn giống nhau đối với ống kính một tiêu cự khi ống kính được lấy nét ở vô cực , trong khi đó khoảng cách cho thu phóng có thể ở bất kỳ đâu trong phạm vi giá trị khi ống kính được tập trung ở vô cực .