ทำไมภาพไม่เข้มขึ้นเมื่อคุณซูมเข้า

เมื่อความยาวโฟกัสของเลนส์ของคุณยาวขึ้นโฟตอนน้อยกว่าจะผ่านเลนส์เพื่อชนกับกระจก / เซ็นเซอร์

ทำไมคุณไม่เห็นความมืดเมื่อมองเข้าไปในช่องมองภาพและซูมด้วยเลนส์ซูมและสว่างขึ้นในทางกลับกัน

ทำไมเลนส์เทเลโฟโต้ไม่ต้องการเวลาชัตเตอร์นานกว่าเลนส์มุมกว้าง?

คำตอบสำหรับคำถามนี้จะอธิบายเกี่ยวกับวิธีการทำงานของเลนส์ซูมเนื่องจากคุณถูกต้องในการสังเกตของคุณ: เมื่อคุณซูมไปที่กำลังขยายที่สูงขึ้นและสูงขึ้นภาพจะหรี่ลงเว้นแต่จะใช้การชดเชยอย่างใด สมมติว่าคุณซูม 25 มม. ถึง 50 มม. หากเส้นผ่านศูนย์กลางการทำงานของรูรับแสงยังคงไม่เปลี่ยนแปลงความสว่างของภาพจะลดลง 4 เท่าเมื่อเทียบกับความเข้มของแสง ตามที่ระบุไว้แตกต่างกันความยาวโฟกัสแต่ละเท่าจะจางลงมันจะสว่างเพียง 25% เหมือนก่อนซูม หากเป็นจริงการสูญเสียแสงจะป้องกันได้อย่างไร

ปริมาณพลังงานแสงที่สามารถเข้าเลนส์นั้นสัมพันธ์โดยตรงกับเส้นผ่านศูนย์กลางการทำงานของไดอะแฟรมม่านตา (รูรับแสง) เส้นผ่านศูนย์กลางการทำงานยิ่งกว้างขึ้นเท่าไรก็ยิ่งมีพื้นที่ผิวมากขึ้นเท่านั้น

เลนส์ซูมที่ทันสมัยมีแขนยื่นขึ้นมาซึ่งทำให้ความสว่างของภาพนั้นเหมือนกันกับการซูมส่วนใหญ่ การซูมระดับสูงบางระดับจะรักษาความสว่างของภาพตลอดการซูม วิธีการทำงาน: เส้นผ่านศูนย์กลางของรูรับแสงเมื่อมองเข้าไปในเลนส์จากด้านหน้านั้นใหญ่กว่าที่เป็นจริง นี่เป็นเพราะกลุ่มหน้าขององค์ประกอบเลนส์ของเลนส์ซูมขยายดังนั้นเส้นผ่านศูนย์กลางของวงกลมทางเข้านี้จึงใหญ่กว่าความเป็นจริง

ยิ่งไปกว่านั้นเมื่อคุณซูมระยะทางจากกลุ่มเลนส์ด้านหน้าและไดอะแฟรมม่านตาก็เปลี่ยนไปเช่นกัน สิ่งนี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางที่ชัดเจน ความจริงที่ชัดเจนและไม่ใช่การเปลี่ยนแปลงที่แท้จริงนั้นไม่สำคัญ จากการมองจากภายนอกการเปลี่ยนแปลงนี้จะปรากฏขึ้นจริงและการกระทำนี้จะช่วยให้พลังงานแสงเข้ามามากขึ้นเมื่อคุณซูม

อย่างที่ฉันได้กล่าวไปแล้วการซูมระดับไฮเอนด์บางอย่างนั้นดีสำหรับการซูมทั้งหมด สิ่งเหล่านี้เรียกว่าการซูมรูรับแสงคงที่ การซูมที่มีราคาต่ำกว่าให้ค่ารูรับแสงคงที่จนกระทั่ง 80% สุดท้ายของการซูมความล้มเหลวเหล่านี้และการสูญเสียแสงที่คุณถามเกี่ยวกับ

ระบบ f / stop ของการนับถูกคิดค้นขึ้นเป็นพิเศษเพื่อให้แน่ใจว่าเลนส์ที่แตกต่างกันที่หมายเลข f / stop เดียวกันจะได้รับแสงเดียวกัน ซึ่งรวมถึงเลนส์มุมกว้างและเลนส์เทเลโฟโต้ หมายเลข F / stop = ความยาวโฟกัส / เส้นผ่าศูนย์กลางรูรับแสงที่มีประสิทธิภาพ

นอกจากนี้เลนส์มุมกว้างยังสามารถรวบรวมโฟตอนทั้งหมดโดยรวมได้มากขึ้น (จากพื้นที่กว้างขึ้น) อย่างไรก็ตามทางยาวโฟกัส 2x ยาวกว่า (100 มม. vs 50 มม.) ทำให้วัตถุมีขนาดใหญ่ขึ้น 2x ยกเว้นเลนส์เทเลโฟโต้ของเรา (และขนาดเซ็นเซอร์เดียวกัน) ตัดมุมมองของเราออกเป็น 1/4 ส่วนที่มองเห็นได้ สมมติว่าตัวแบบของเราเป็นผนังเปล่าที่มีแสงสม่ำเสมอขนาดใหญ่ (ไม่มีพื้นที่พิเศษที่จะทำให้ซับซ้อน) จากนั้นเราจะเห็น 1/4 แสง (โฟตอนอาร์กิวเมนต์ของคุณ) แต่ใน 1/4 พื้นที่ซึ่งเป็นแสงเดียวกันต่อหน่วยของ พื้นที่ การเปิดรับแสงนั้นเกี่ยวกับแสงต่อหน่วยพื้นที่ไม่เกี่ยวกับโฟตอนทั้งหมดในพื้นที่กรอบทั้งหมด (ขอบด้านขวาของเฟรมเพิ่มโฟตอน แต่ไม่เปลี่ยนการเปิดรับแสงที่เหมาะสมของด้านซ้ายมือที่มืด)

ทำไมภาพไม่เข้มขึ้นเมื่อคุณซูมเข้า

หากขนาดของนักเรียนที่เข้าเรียนยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

แต่เลนส์ซูมน้อยมากแม้จะมีรูรับแสงกว้างสุดที่เปลี่ยนแปลงได้ก็ยังคงขนาดรูม่านตาไว้เท่าเดิมขณะที่ซูมเลนส์

เมื่อความยาวโฟกัสของเลนส์ของคุณยาวขึ้นโฟตอนน้อยกว่าจะผ่านเลนส์เพื่อชนกับกระจก / เซ็นเซอร์

อีกครั้งเฉพาะในกรณีที่ขนาดของนักเรียนเข้ายังคงที่

แต่เพื่อรักษาหมายเลข f ไว้เท่ากันเส้นผ่านศูนย์กลางของรูม่านตาเข้าจะต้องขยายในอัตราเดียวกับความยาวโฟกัส หากคุณเพิ่มความยาวโฟกัสเป็นสองเท่าคุณจะต้องเพิ่มขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของรูม่านตาซึ่งเพิ่มพื้นที่ของ ep เป็นสี่เท่าเพื่อรักษา f-number เดิมไว้

ขนาดทางกายภาพของไดอะแฟรมเป็นเพียงส่วนหนึ่งของสิ่งที่กำหนดค่ารูรับแสงสูงสุดซึ่งแสดงเป็นเลนส์ f-number การขยายระหว่างด้านหน้าของเลนส์และตำแหน่งของไดอะแฟรมนั้นก็มีส่วนสำคัญเช่นกัน จำนวนรูรับแสงจะถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของความยาวโฟกัสของเลนส์หารด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางของรูม่านตาซึ่งมักเรียกว่ารูรับแสงที่มีประสิทธิภาพ

ในภาษาที่เรียบง่ายเข้านักเรียนเส้นผ่าศูนย์กลางจะถูกกำหนดโดยความกว้างการเปิดตัวของไดอะแฟรมปรากฏขึ้นเมื่อมองผ่านด้านหน้าของเลนส์

ในตัวอย่างของคุณเลนส์ 14 มม. ที่มีมุมมอง 114 °มีรูม่านตากว้าง 5 มม. ที่ f / 2.8 สำหรับกล้อง DSLR และแม้แต่กล้องที่ไม่มีกระจกส่วนใหญ่เลนส์ 14 มม. คือสิ่งที่เรียกว่าการออกแบบปรับโฟกัสอัตโนมัติ มันเทียบเท่าเลนส์เทเลโฟโต้หันไปทางด้านหลังมากขึ้นหรือน้อยลง ดังนั้น 'การขยาย' ระหว่างไดอะแฟรมรูรับแสงและด้านหน้าของเลนส์จึงเป็นลบ นั่นคือนักเรียนที่เข้าเรียนจะมีขนาดเล็กกว่าขนาดจริงของไดอะแฟรมทางกายภาพ! ในทางกลับกันเลนส์ 90 มม. ที่มีมุมมอง 27 °ต้องใช้รูม่านตาขนาด 32 มม. สำหรับ f / 2.8 นั่นคือ 6.4X ที่กว้างขึ้นหรือพื้นที่มากกว่า 41X รูม่านแสง 5 มม. ของเลนส์ 14 มม. ที่ f / 2.8

เมื่อเลื่อนเลนส์ซูมรูรับแสงแบบคงที่เพื่อเปลี่ยนความยาวโฟกัสการขยายระหว่างด้านหน้าของเลนส์และไดอะแฟรมนั้นเป็นสิ่งที่เปลี่ยนแปลงตามปกติไม่ใช่ขนาดทางกายภาพของไดอะแฟรม การเปลี่ยนแปลงในการขยายนี้เป็นสิ่งที่ทำให้นักเรียนที่เข้าเรียนจะปรากฏขึ้นที่ความยาวโฟกัสยาวขึ้นและเล็กลงที่ความยาวโฟกัสสั้นลงสำหรับไดอะแฟรมทางกายภาพเดียวกัน เลนส์ 70-200 มม. f / 2.8 มีรูม่านเข้าขนาด 25mm ที่ 70 มม. และ f / 2.8 ที่ 200 มม. นักเรียนที่ f / 2.8 นั้นกว้างกว่า 71 มม. ไดอะแฟรมทางกายภาพที่แท้จริงมีขนาดเท่ากันในทั้งสองกรณี สิ่งที่เปลี่ยนไปคือปริมาณการขยายระหว่างชุดไดอะแฟรมและด้านหน้าของเลนส์

โปรดทราบว่าหลักการเดียวกันนี้มักใช้กับเลนส์ซูมรูรับแสงที่ปรับเปลี่ยนได้เช่นกัน ยกตัวอย่างเช่นเลนส์ซูมขนาด 18-300 มม. f / 3.5-5.6 ที่ 18 มม. รูม่านสำหรับ f / 3.5 กว้างประมาณ 5.14 มม. ที่ 300 มม. รูม่านสำหรับ f / 5.6 มากกว่าสิบเท่าที่ความกว้าง 53.6 มม. โปรดสังเกตว่าเลนส์ซูมส่วนใหญ่ที่มีขนาดสูงสุด 300 มม. และ f / 5.6 มีองค์ประกอบด้านหน้าที่มีขนาดใหญ่กว่าเล็กน้อยในขนาด 54 มม. ขนาดทางเข้าของนักเรียนที่จำเป็นคือเหตุผล! ถ้ารูม่านสำหรับนักเรียนที่ 300 มม. ยังคงกว้าง 5.14 มม. เนื่องจากมันอยู่ที่ 18 มม. และ f / 3.5 รูรับแสงสูงสุดที่ 300 มม. จะเป็น f / 58!

แล้วทำไมเลนส์ซูมทุกตัวไม่ใช้กำลังขยายมากพอที่จะยังคงอยู่ที่รูรับแสงคงที่ตลอดช่วงซูม ต้นทุนส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับขนาดน้ำหนักและความซับซ้อนเพิ่มเติมที่จำเป็นในการผลิตเลนส์รูรับแสงคงที่

รูม่านตาของคุณขยายเพื่อชดเชยในขณะที่มองผ่านช่องมองภาพ

ใช่เหตุผลของคุณถูกต้องภาพจะกลายเป็นสีเข้มในขณะที่คุณซูมเข้าสมมติว่าทุกปัจจัยอื่น ๆ ทรงตัว

เมื่อใช้โหมดการเปิดรับแสงอัตโนมัติกล้องของคุณเพียงแค่ชดเชยความมืดโดยปรับเวลาการเปิดรับแสง ISO หรือช่องรับแสง สลับไปที่โหมดแมนนวลหรือตรวจสอบการตั้งค่าภาพถ่ายที่แสดงขณะซูมเพื่อดูความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์เหล่านั้นกับความสว่างที่ปรากฏ