为什么某些镜头在近距离对焦时会增加视角?


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我最近拿起了尼康28-300mm超级变焦镜头。虽然我主要是因为它的多功能性而获得它,但我的直觉是,可以在50厘米处实现300mm焦距的镜头确实可以为微距镜头提供合理的放大倍率。

令我震惊的是,在约5米的距离内,带2倍增距镜的105毫米微距镜头在210毫米处的视野比300-mm的28-300mm镜头要窄得多!我在该镜头上找到了一个论坛主题,该主题说明:

希望将其用作宏的任何人都应仔细检查最大放大倍率:0.32x。作为中频镜头,尼克尔在近距离对焦时会显着增加视角。daccess-ods.un.org daccess-ods.un.org在50厘米处0.32倍于[最小聚焦距离]时的焦距大约为92毫米...因此,即使大写字母也可能被“戏剧性地”书写。

我想更好地了解镜头构造和/或物理原理导致这种反直觉行为的原因。从务实的角度来看:很明显,我可以从规格书中列出的最大放大倍率得出最小聚焦距离下的有效视野,但是如何确定其他距离上的有效视野呢?例如,如何确定28-300mm镜头在300mm和3米处的视场?可以计算这些,还是必须凭经验确定?如果必须凭经验确定它们,那么是否有人公开记录这种事情?

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此行为背后的物理原理无非就是薄透镜公式:

1/o + 1/i = 1/f

其中o是物距(从镜头到被摄体的距离),i是图像距离(从镜头到传感器的距离),f是焦距。

对于很大的物距(接近无限远),1 / o项降为零,因此:

1/i = 1/f
i = f

这意味着一个简单的300mm镜头将在镜头后面约300mm处形成一个非常远的物体的聚焦图像。这意味着,如果将其安装在将镜头距离传感器300mm的镜筒中,则可以清晰聚焦到水平线上的物体照片。

在距离镜头600mm处靠近镜头的物体该怎么办?

1/600 + 1/i = 1/300
1/i = 1/600
i = 600

安装在300mm灯管中的同一300mm镜头将在此距离下产生完全失焦的物体图像,但是,如果将灯管加长到600mm,则近距物体将获得清晰的聚焦。

我们创建了一个“单元聚焦”镜头。这种透镜的问题在于,在聚焦时它们的物理长度大大增加。

为了避免像28-300mm这样的近距对焦镜头的物理长度发生巨大变化,设计人员采用了“后对焦”功能,即通过在近距离对焦时改变焦距来工作。回到薄型镜头公式,如果将以固定距离安装的300mm镜头更改为100mm镜头,则焦点将从无穷远更改为:

1/o + 1/300 = 1/100
1/o = 1/150
o = 150

150毫米(真是太可惜了!)。

从理论上讲,您可以使用相同的公式计算出不同焦距下的相对焦距,但需要注意的是,在复杂的多元素透镜中,距离o对应于到前主平面的物距,而距离i对应距后主平面的图像距离。这些平面的位置取决于镜头设计,制造商并不经常指定。

最终,后置对焦使降低最小对焦距离变得相对容易,这使制造商可以在描述上拍“宏”并出售更多的镜头,但是由于通常会始终将焦距指定为无穷远对焦,因此客户可以关于实际发生的一切的黑暗。您真正能做的就是将指定的焦距和光圈值仅作为中等焦距的近似值。

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