เลนส์ที่มีความยาวโฟกัสเดียวสามารถโฟกัสบนระนาบมากกว่าหนึ่งได้อย่างไร

ตามความหมายเลนส์เดี่ยวเป็นระบบเลนส์คงที่ที่มีความยาวโฟกัสคงที่

จากนั้นฟิสิกส์อย่างง่ายบอกเราว่ามันควรจะสามารถมุ่งเน้นไปที่เครื่องบินลำเดียว (ที่ระยะทางคงที่) ด้านหน้าของมัน แต่ในความเป็นจริงคุณสามารถมุ่งเน้นไปที่วัตถุที่อยู่ใกล้และไกล

ฉันหายไปนี่อะไร

เลนส์เดี่ยวยังคงมีองค์ประกอบการเคลื่อนไหวที่ช่วยให้คุณเปลี่ยนระนาบโฟกัสผ่านช่วงของช่วงของวงแหวนโฟกัส Prime เป็นเลนส์ที่มีความยาวโฟกัสคงที่ (100 มม., 50 มม. ฯลฯ ) ซึ่งตรงข้ามกับการซูมซึ่งจะช่วยให้คุณครอบคลุมช่วงความยาวโฟกัส (ตัวอย่างเช่น 70 มม. - 200 มม.)

โฟกัสคงที่เลนส์ไม่สามารถเปลี่ยนระนาบโฟกัสของมัน แต่ตอนนี้ไม่ได้เช่นเดียวกับเลนส์

นี่คือการขาดความเข้าใจพื้นฐานของความยาวโฟกัสหมายความว่าอะไร เริ่มด้วยเลนส์แบบชิ้นเดียวที่เรียบง่าย ถือห่างจากเครื่องบินมากพอสำหรับบางสิ่งในระยะ "อนันต์" (กล่าวคือดวงอาทิตย์หรือดวงจันทร์) ให้อยู่ในโฟกัส ระยะทางจากเลนส์ถึงสิ่งที่คุณมุ่งเน้นคือความยาวโฟกัสของเลนส์นั้น

อย่างไรก็ตามความยาวโฟกัสนั้นเป็นผลโดยตรงของปริมาณแสงที่เลนส์หักเหซึ่งอย่างน้อยที่สุดก็ขึ้นอยู่กับสองสิ่ง: ดัชนีการหักเหของแก้ว / พลาสติก / สิ่งใดก็ตามในเลนส์และความโค้งของเลนส์ พื้นผิว

ในการเปลี่ยนโฟกัสของเลนส์คุณต้องเลื่อนเลนส์ที่สัมพันธ์กับระนาบที่คุณสร้างภาพ ในการโฟกัสไปที่วัตถุที่อยู่ใกล้ยิ่งขึ้นคุณจะต้องขยับเลนส์ให้ไกลขึ้นจากระนาบโฟกัส

เนื่องจากสถานการณ์ปกติที่เลนส์จะฉายภาพที่มีขนาดใหญ่กว่าระนาบของเซ็นเซอร์ / ฟิล์มเล็กน้อยขณะที่คุณเลื่อนเลนส์ไปทางไกลจากระนาบโฟกัสมุมมองที่บันทึกบนระนาบโฟกัสจะลดลง ในความเป็นจริงนี่ไม่ใช่การเปลี่ยนแปลงในมุมมองของเลนส์เพียงแค่ลดมุมมองของเลนส์ที่เซ็นเซอร์ / ภาพยนตร์ของคุณสามารถบันทึกได้:

ที่นี่เส้นสีเทาแสดงถึงภาพที่ฉายโดยเลนส์ อันล่างแสดงถึงสิ่งที่เราจะได้รับเมื่อมันมุ่งเน้นไปที่อินฟินิตี้ เส้นสีแดงที่ด้านบนแสดงมุมมองที่ชัดเจนยิ่งขึ้นเนื่องจากการโฟกัสใกล้ยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตามโปรดทราบว่านี่เป็นเรื่องของการไม่ถ่ายภาพทั้งหมดที่ถูกฉายโดยเลนส์ไม่ใช่เรื่องของเลนส์ที่มีมุมมองที่แคบกว่า

สำหรับสิ่งที่คุ้มค่าบัญชีเอฟเฟกต์แบบเดียวกันกับรูรับแสงที่เล็กลงเมื่อคุณโฟกัสใกล้ขึ้น - แสงที่ฉายผ่านขอบของเซ็นเซอร์จะไม่ถูกฉายบนเซ็นเซอร์ดังนั้นเมื่อคุณโฟกัสใกล้แสงมากขึ้น มุ่งเน้นไปที่เซ็นเซอร์ดังนั้นปริมาณแสงที่น้อยลงจากส่วนตรงกลางของภาพจึงกระจายไปทั่วบริเวณกึ่งกลาง ซึ่งหมายความว่ามีแสงน้อยลงที่ส่วนใดส่วนหนึ่งของเซ็นเซอร์ดังนั้นรูรับแสงขนาดเล็กที่มีประสิทธิภาพ (เช่นด้วยเลนส์มาโครทั่วไปที่ 1: 1 คุณจะสูญเสียการหยุดเต็มเกือบ 2 ครั้งดังนั้นเลนส์ที่มีค่า f / 2.8 ต้องการ f ประมาณ 2.8 การเปิดรับ /5.6)

มีผลต่อการเก็บไว้ในใจเช่นเดียวกับผู้อื่น: เลนส์ที่ไม่ภายในเน้นเป็นพื้นยังซูม - คือมันไม่เปลี่ยนความยาวโฟกัส (และมุมที่สอดคล้องกันของมุมมองผ่านเลนส์) ในขณะที่คุณมุ่งเน้น ไม่กี่ (เช่น 105 ไมโครนิกคอร์ในปัจจุบัน) ได้รับการออกแบบเพื่อให้มีผลกระทบต่อกัน (ส่วนใหญ่แล้ว) ดังนั้นคุณรักษามุมมองที่แท้จริงของมุมมองเดียวกันโดยไม่คำนึงถึงตำแหน่งที่คุณมุ่งเน้น

อย่างแรกความยาวโฟกัสคือคุณสมบัติของเลนส์ (โดยเลนส์ฉันหมายถึงพลาสติกหรือแก้วที่อยู่ในระบบเลนส์ถ่ายภาพของกล้องของคุณ) หากคุณมีเพียงเลนส์เดียว (คิดว่าแว่นขยาย) และย้ายไปรอบ ๆ ที่เกี่ยวข้องกับวัตถุและระนาบการฉายของคุณ (หรือเซ็นเซอร์ในกล้องสำหรับเรื่องนั้น) ความยาวโฟกัสของเลนส์นั้นจะยังคงเหมือนเดิม ความยาวโฟกัสถูกตัดสินระหว่างการผลิตเลนส์ (ไม่ใช่ในกรณีนี้ด้วยสายตามนุษย์ซึ่งสามารถเปลี่ยนความยาวโฟกัสโดยใช้กล้ามเนื้อ)

อย่างไรก็ตามด้วยเลนส์เดียวกันคุณสามารถโฟกัสไปที่วัตถุในระยะทางที่ต่างกันโดยใช้สูตรนี้:

1/f = 1/s1 + 1/s2

ในกรณีที่fเป็นความยาวโฟกัสของเลนส์ของคุณs1เป็นระยะห่างจากจุดศูนย์กลางของเลนส์กับระนาบการฉายและs2เป็นระยะห่างจากจุดศูนย์กลางของเลนส์วัตถุ ในการโฟกัสที่วัตถุในระยะทางที่แตกต่างกันคุณเพียงแค่ต้องปรับตำแหน่งของเลนส์ที่เกี่ยวข้องกับเซ็นเซอร์ ความยาวโฟกัสfยังคงเหมือนเดิมทุกครั้ง

จากนี้จะเป็นไปตามนั้นหากคุณกำลังถ่ายภาพวัตถุที่อยู่ไกลออกไปอย่างไม่มีที่สิ้นสุด1/f = 1/s1 + 0ความยาวโฟกัสของคุณจะตรงกับระยะทางกับเซ็นเซอร์ แต่สำหรับระยะทางอื่น ๆ จะไม่เป็นเช่นนั้น

ดังนั้นฉันคิดว่าความสับสนเกิดขึ้นจากการมองเลนส์ที่สำคัญว่าเป็นระบบที่แน่นอน ระบบเลนส์เดี่ยวสามารถเปลี่ยนระยะทางจากเลนส์จริงเป็นเซ็นเซอร์ แต่ไม่ได้เปลี่ยนคุณสมบัติของเลนส์นั้นเรียกว่าความยาวโฟกัสซึ่งฉันสามารถนิยามในบริบทนี้เป็นระยะทางจากกึ่งกลางของเลนส์เป็นเซ็นเซอร์ เมื่อวัตถุที่เป็นอนันต์ห่างไกลออกไปเป็นในโฟกัส

ฉันไม่คิดว่าคำตอบอื่น ๆ ทำให้ฉันชัดเจนและไม่ได้แก้ไขความสับสน

จากนั้นฟิสิกส์อย่างง่ายบอกเราว่ามันควรจะสามารถมุ่งเน้นไปที่เครื่องบินลำเดียว (ที่ระยะทางคงที่) ด้านหน้าของมัน แต่ในความเป็นจริงคุณสามารถมุ่งเน้นไปที่วัตถุที่อยู่ใกล้เช่นเดียวกับ ... ฉันกำลังพลาดอะไรอยู่ที่นี่?

ส่วนที่คุณขาดไปคือความยาวโฟกัสของเลนส์วัดเมื่อเลนส์โฟกัสที่ระยะอนันต์

ความยาวโฟกัสเป็นระยะทางจากศูนย์แสงของเลนส์กับระนาบภาพเมื่อเลนส์จะมุ่งเน้นไปที่อินฟินิตี้ หากคุณมุ่งเน้นไปที่สิ่งที่ใกล้กว่าระยะทางจากกึ่งกลางถึงระนาบภาพก็อาจเปลี่ยนไปเช่นกัน แต่นั่นไม่ได้หมายความว่ามันไม่ใช่เลนส์เดี่ยว ความแตกต่างระหว่างเลนส์เดี่ยวและซูมคือระยะทางจากศูนย์กลางถึงระนาบของภาพนั้นจะเหมือนกันเสมอสำหรับเลนส์เดี่ยวเมื่อเลนส์โฟกัสไปที่อินฟินิตี้ในขณะที่ระยะซูมสามารถอยู่ที่ใดก็ได้ในช่วงของค่าเมื่อเลนส์ จะมุ่งเน้นไปที่อินฟินิตี้