Wie kann ein Objektiv mit einer einzigen Brennweite auf mehr als eine Ebene fokussieren?

Per Definition ist eine Hauptlinse ein festes Linsensystem mit einer festen Brennweite.

Dann sagt uns die einfache Physik, dass es nur auf eine Ebene (in einem festen Abstand) davor fokussieren darf. Tatsächlich können Sie sich jedoch sowohl auf nahe als auch auf entfernte Objekte konzentrieren.

Was vermisse ich hier?

Ein Hauptobjektiv verfügt weiterhin über ein bewegliches Fokuselement, mit dem Sie die Fokusebene über den Bereich des Fokussierrings ändern können. Ein Prime ist ein Objektiv mit einer festen Brennweite (100 mm, 50 mm usw.) im Gegensatz zu einem Zoom, mit dem Sie einen Bereich von Brennweiten (z. B. 70 mm bis 200 mm) abdecken können.

Ein Objektiv mit festem Fokus kann seine Fokusebene nicht ändern, dies ist jedoch nicht dasselbe wie ein Hauptobjektiv.

Dies ist ein grundlegender Mangel an Verständnis dafür, was Brennweite bedeutet. Beginnen Sie mit einer einfachen Linse mit einem Element. Halten Sie es so weit vom Flugzeug entfernt, dass sich etwas in "unendlicher" Entfernung (z. B. Sonne oder Mond) im Fokus befindet. Die Entfernung vom Objektiv zu dem, worauf Sie fokussieren, ist die Brennweite dieses Objektivs.

Die Brennweite ist jedoch eine direkte Folge der Lichtbrechung dieser Linse, die (zumindest größtenteils) von zwei Faktoren abhängt: dem Brechungsindex dieses Glases / Kunststoffs / was auch immer in der Linse und der Krümmung der Linse Oberflächen.

Um den Fokus des Objektivs zu ändern, bewegen Sie das Objektiv relativ zu der Ebene, auf der Sie das Bild erstellen. Um auf ein näher gelegenes Objekt zu fokussieren, bewegen Sie das Objektiv so, dass es weiter von der Fokusebene entfernt ist.

Unter normalen Umständen, in denen das Objektiv ein Bild projiziert, das etwas größer als die Sensor- / Filmebene ist, wird der in der Fokusebene aufgezeichnete Blickwinkel kleiner, wenn Sie das Objektiv weiter von der Fokusebene wegbewegen. In Wirklichkeit handelt es sich nicht um eine Änderung des Sichtwinkels des Objektivs, sondern lediglich um eine Verringerung des Teils des Sichtwinkels des Objektivs, den Ihr Sensor / Film aufzeichnen kann:

Hier repräsentieren die grauen Linien das von der Linse projizierte Bild. Das untere stellt dar, was wir mit dem Unendlichen erreichen würden, und das obere fokussiert sich wesentlich näher. Die roten Linien im oberen Bereich zeigen den engeren scheinbaren Blickwinkel aufgrund der näheren Fokussierung. Beachten Sie jedoch, dass dies wirklich eine Frage der nicht das ganze Bild erfassen durch die Linse projiziert wird, nicht eine Frage der Linse selbst einen engeren Blickwinkel haben.

Wenn Sie näher fokussieren, wird die effektive Blende durch denselben Effekt kleiner - das Licht, das an den Rändern des Sensors vorbei projiziert wird, wird offensichtlich nicht auf den Sensor projiziert. Je näher Sie fokussieren, desto weniger Licht wird auf den Sensor projiziert fokussiert auf den Sensor, sodass die geringere Lichtmenge aus dem mittleren Teil des Bildes über den gesamten Bereich der Bildmitte verteilt wird. Dies bedeutet, dass an einem Teil des Sensors weniger Licht vorhanden ist, und die kleinere effektive Blende (z. B. bei einem typischen Makroobjektiv mit 1: 1 gehen fast 2 Vollblenden verloren, sodass ein Objektiv mit einer Lichtstärke von 1: 2,8 ungefähr eine Lichtstärke von 1: 2 benötigt / 5,6 Belichtung).

Es gibt einen weiteren Effekt im Auge zu behalten als auch: eine Linse , die interne Fokussierung tut im Grunde auch ein Zoom ist - das heißt, es wird die Brennweite verändern (und entsprechenden Blickwinkel durch die Linse) , wie Sie konzentrieren. Einige (zB der Strom 105 Micro-Nikkor) sind so konzipiert , diese Effekte counteract einander haben (meistens jedenfalls) , so dass Sie in etwa die gleiche halten echte Blickwinkel, unabhängig davon , wo Sie sich konzentriert.

Erstens ist die Brennweite eine Eigenschaft eines Objektivs (mit Objektiv meine ich ein Stück Plastik oder Glas, das sich im fotografischen Linsensystem Ihrer Kamera befindet ). Wenn Sie nur eine Linse haben (denken Sie an eine Lupe) und diese in Bezug auf ein Objekt und Ihre Projektionsebene (oder einen Sensor in einer Kamera) bewegen, bleibt die Brennweite dieser Linse gleich. Die Brennweite wird bei der Herstellung des Objektivs festgelegt (dies ist beim menschlichen Auge nicht der Fall, da sich die Brennweite mithilfe von Muskeln ändern kann).

Mit demselben Objektiv können Sie jedoch Objekte in unterschiedlichen Entfernungen mit dieser Formel fokussieren:

1/f = 1/s1 + 1/s2

Wo fist die Brennweite Ihres Objektivs, s1ist der Abstand von der Objektivmitte zur Projektionsebene und s2ist der Abstand von der Objektivmitte zu einem Objekt. Um auf ein Objekt in einer anderen Entfernung zu fokussieren, müssen Sie lediglich die Position des Objektivs in Bezug auf den Sensor entsprechend anpassen. Auch hier fbleibt die Brennweite immer gleich.

Daraus folgt, dass, wenn Sie ein Objekt fotografieren, das unendlich weit entfernt 1/f = 1/s1 + 0ist, Ihre Brennweite der Entfernung zum Sensor entspricht, für jede andere Entfernung ist dies jedoch nicht der Fall.

Ich denke, die Verwirrung ergibt sich aus der Betrachtung von Prime-Objektiven als festes System. Erstklassige Linsensysteme können den Abstand zwischen der eigentlichen Linse und dem Sensor ändern. Dies ändert jedoch nichts an der Eigenschaft der Linse, die als Brennweite bezeichnet wird und die ich in diesem Zusammenhang auch als Abstand zwischen der Linsenmitte und dem Sensor definieren könnte Wenn ein unendlich weit entferntes Objekt scharfgestellt ist .

Ich glaube nicht, dass die anderen Antworten es mir wirklich klar gemacht haben und die Verwirrung nicht gelöst haben.

Dann sagt uns die einfache Physik, dass es möglich sein sollte, sich nur auf eine Ebene (in einem festen Abstand) davor zu konzentrieren. Tatsächlich kann man sich aber sowohl auf Objekte in der Nähe als auch in der Ferne konzentrieren ... Was fehle ich hier?

Der fehlende Teil ist, dass die Brennweite eines Objektivs gemessen wird, wenn das Objektiv auf unendlich fokussiert ist.

Die Brennweite ist der Abstand vom optischen Zentrum der Linse zur Bildebene, wenn die Linse auf unendlich fokussiert ist . Wenn Sie auf etwas Näheres fokussieren, kann sich auch der Abstand von der Mitte zur Bildebene ändern. Dies bedeutet jedoch nicht, dass es sich nicht um eine Hauptlinse handelt. Der Unterschied zwischen einem Hauptobjektiv und einem Zoom besteht darin, dass der Abstand von der Mitte zur Bildebene für ein Hauptobjektiv immer der gleiche ist, wenn das Objektiv auf unendlich fokussiert ist , wohingegen dieser Abstand für einen Zoom irgendwo in einem Bereich von Werten liegen kann, wenn das Objektiv ist auf die Unendlichkeit ausgerichtet .