क्यों कुछ लेंस निकट फोकस पर देखने के कोण को बढ़ाते हैं?


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मैंने हाल ही में एक सुपरज़ूम लेंस उठाया, निकॉन 28-300 मिमी। हालाँकि मुझे यह मुख्य रूप से इसकी बहुमुखी प्रतिभा के लिए मिला, मेरा अंतर्ज्ञान यह था कि एक लेंस जो 50 सेमी पर 300 मिमी फोकल लंबाई कर सकता है, जैसा कि वास्तव में यह कर सकता है, मैक्रो शॉट्स के लिए उचित आवर्धन भी प्रदान करेगा।

मैं यह जानकर हैरान रह गया कि, लगभग 5 मीटर की दूरी के भीतर, 2x टेलीकॉन्केट के साथ मेरा 105 मिमी मैक्रो लेंस 210 मिमी पर मेरे 28-300 मिमी लेंस की तुलना में 300 मिमी की तुलना में काफी कम देखने योग्य क्षेत्र प्रदान करता है! मुझे इस लेंस पर एक फोरम थ्रेड मिला, जो बताता है:

किसी को मैक्रो के रूप में उपयोग करने में सक्षम होने की उम्मीद है, अधिकतम आवर्धन की सावधानीपूर्वक जांच करनी चाहिए: 0.32x। IF लेंस होने के कारण, Nikkor नाटकीय रूप से नज़दीकी फ़ोकस पर कोण बढ़ाता है। [...] ५० सेमी पर ०.३२x मोटे तौर पर ९ ० मिमी की फोकल लंबाई की गणना करता है [न्यूनतम फोकस दूरी] पर ... इसलिए "नाटकीय रूप से" बड़े अक्षरों में भी लिखा जा सकता था।

मैं बेहतर तरीके से समझना चाहता हूं कि लेंस निर्माण और / या भौतिकी के कौन से सिद्धांत इस प्रतिशोधी व्यवहार को जन्म देते हैं। व्यावहारिक स्तर पर: यह स्पष्ट है कि मैं विनिर्देशों में सूचीबद्ध अधिकतम आवर्धन से कम से कम ध्यान केंद्रित करने की दूरी पर प्रभावी क्षेत्र को प्राप्त कर सकता हूं, लेकिन मैं अन्य दूरी पर देखने के प्रभावी क्षेत्र का निर्धारण कैसे कर सकता हूं? उदाहरण के लिए, मैं अपने 28-300 मिमी लेंस के दृश्य के क्षेत्र को 300 मिमी और 3 मीटर पर कैसे निर्धारित करूंगा? क्या इनकी गणना की जा सकती है या उन्हें आनुभविक रूप से निर्धारित किया जाना चाहिए? यदि उन्हें अनुभवजन्य रूप से निर्धारित किया जाना चाहिए, तो क्या ऐसे लोग हैं जो सार्वजनिक रूप से इस तरह का दस्तावेज बनाते हैं?

जवाबों:


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इस व्यवहार के पीछे भौतिकी का सिद्धांत पतले लेंस फार्मूले से ज्यादा कुछ नहीं है:

1/o + 1/i = 1/f

जहां ओ ऑब्जेक्ट दूरी (लेंस से विषय तक की दूरी) है, मैं छवि दूरी (लेंस से सेंसर की दूरी) है, और f फोकल लंबाई है।

एक बहुत बड़ी वस्तु दूरी के लिए (अनंत के करीब) 1 / o अवधि शून्य तक गिर जाती है, इसलिए:

1/i = 1/f
i = f

इसका मतलब है कि एक साधारण 300 मिमी लेंस लेंस के पीछे लगभग 300 मिमी की दूरी पर एक बहुत ही दूर की वस्तु की एक केंद्रित छवि बनाएगा। इसका मतलब है कि अगर यह ट्यूब में लगाया जाता है जो सेंसर से लेंस को 300 मिमी जगह देता है तो आपको क्षितिज पर वस्तुओं की तेजी से फोकस्ड तस्वीरें मिलेंगी।

600 मिमी की दूरी पर लेंस के करीब एक वस्तु के बारे में क्या?

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

300 मिमी ट्यूब में लगा समान 300 मिमी लेंस इस दूरी पर वस्तुओं की छवियों का उत्पादन करेगा जो पूरी तरह से फोकस से बाहर हैं, हालांकि अगर हम ट्यूब को 600 मिमी तक लंबा कर देते हैं तो हमारी करीबी वस्तु को तेज फोकस में लाया जाता है।

हमने एक "यूनिट फ़ोकसिंग" लेंस बनाया है। इस तरह के लेंस के साथ समस्या यह है कि वे बड़े पैमाने पर भौतिक लंबाई में वृद्धि करते हैं जब फ़ोकसिंग।

28-300 मिमी जैसे एक नज़दीकी फ़ोकसिंग लेंस में भौतिक लंबाई में इतने बड़े बदलाव से बचने के लिए, डिजाइनर "रियर फ़ोकसिंग" को नियोजित करते हैं, जो फ़ोकसिंग के करीब आने पर फोकल लंबाई को अलग करके काम करता है। एक पतली दूरी के सूत्र पर वापस जाएं, यदि एक 300 मिमी लेंस एक निश्चित दूरी पर 100 मिमी लेंस में बदल जाता है, तो मुख्यता से इसमें परिवर्तन होता है:

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

एक सौ पचास मिलीमीटर (जो बहुत सुंदर है!)।

आप सिद्धांत रूप में अलग-अलग फोकस दूरी पर रिश्तेदार फोकल लंबाई को बाहर करने के लिए एक ही फॉर्मूले का उपयोग कर सकते हैं, लेकिन इस चेतावनी के साथ कि एक जटिल मल्टी-एलिमेंट लेंस में दूरी o सामने के प्रमुख विमान से ऑब्जेक्ट की दूरी से मेल खाती है और दूरी मेरे अनुरूप है रियर प्रिंसिपल प्लेन से इमेज डिस्टेंस पर। इन विमानों का स्थान लेंस डिजाइन पर निर्भर करता है और अक्सर निर्माता द्वारा निर्दिष्ट नहीं किया जाता है।

अंततः रियर फ़ोकस न्यूनतम फोकस दूरी को नीचे गिराना अपेक्षाकृत आसान बनाता है, जो निर्माताओं को विवरण पर "मैक्रो" को थप्पड़ मारने और अधिक लेंस बेचने की अनुमति देता है, लेकिन जैसा कि फोकल लंबाई है सम्मेलन हमेशा लेंस पर अनंतता फोकस के साथ कहा जाता है। वास्तव में क्या हो रहा है इसके बारे में अंधेरा। आप सभी वास्तव में केवल फोकल लंबाई और एपर्चर मान को मध्यम फोकस दूरी के लिए अनुमानित मूल्यों के रूप में मान सकते हैं।

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