확대할수록 사진이 어두워지지 않는 이유는 무엇입니까?

22

렌즈의 초점 거리가 길어질수록 더 적은 수의 광자가 렌즈를 통과하여 거울 / 센서에 부딪칩니다.

뷰 파인더를보고 줌 렌즈로 확대하고 그 반대로 밝아지면 어둡게 보이지 않는 이유는 무엇입니까?

망원 렌즈가 광각 렌즈보다 더 긴 셔터 시간을 필요로하지 않는 이유는 무엇입니까?

— 클릭 베이트
소스

11

그들이하다. 그들이 왜 그렇게 생각하지 않습니까?

— Aganju

1

왜 더 저렴한 망원 렌즈에 f- 스톱 범위가 있다고 생각하십니까? :)

— John_ReinstateMonica

1

@john 렌즈가 줌인 할 때 입사 동공이 확장되지 않으면 저렴한 줌도 가장 긴 초점 거리만큼 어둡지는 않습니다. 고정 조리개 줌과 가변 줌의 차이점은 전체 배율 증가에 따라 ep의 확대 정도를 유지하는 데 있습니다.

— Michael C

29

이 질문에 대한 대답은 관찰 결과가 정확하기 때문에 줌 렌즈가 어떻게 작동하는지 설명하는 데 중점을두고 있습니다. 조리개의 작업 직경이 변경되지 않은 상태에서 25mm에서 50mm로 확대한다고 가정하면 이미지 밝기는 강도에 대해 4 배의 손실을 겪게됩니다. 다르게 말하면, 초점 거리의 두 배가 각각 어두워지고 줌 이전보다 25 % 만 밝아집니다. 사실이라면,이 빛 손실은 어떻게 방지됩니까?

렌즈에 들어갈 수있는 빛 에너지의 양은 조리개 조리개 (조리개)의 작동 직경과 직접 관련이 있습니다. 작업 직경이 클수록 표면적이 클수록 렌즈가 더 많은 빛을 모을 수 있습니다.

최신 줌 렌즈는 소매를 비틀어 이미지 밝기를 대부분의 줌과 동일하게 유지합니다. 일부 고급 줌은 줌 전체에서 이미지 밝기를 유지합니다. 작동 원리 : 렌즈를 정면에서 볼 때 보이는 조리개의 직경이 실제보다 크게 나타납니다. 줌 렌즈의 렌즈 요소의 전면 그룹이 확대되어이 입구 원의 직경이 실제보다 크게 보이기 때문입니다.

또한 줌을하면 전면 렌즈 그룹과 조리개 다이어프램의 거리도 변경됩니다. 이것은 명백한 직경 변화를 유도합니다. 그것이 명백하고 실제적인 변화가 아니라는 사실은 중요하지 않습니다. 밖을 들여다 보면이 변화가 실제처럼 보이며이 동작으로 확대 할 때 점점 더 많은 빛 에너지가 들어올 수 있습니다.

앞서 말했듯이 일부 고급 줌은 전체 줌을 통과하는 것이 좋습니다. 이를 일정한 조리개 줌이라고합니다. 저가의 줌은 줌의 마지막 80 % 정도가 될 때까지 일정한 조리개 값을 유지합니다.

— 앨런 마커스
소스

5

EF-S 18-55mm f / 4-5.6 IS STM과 같은 저렴한 줌 사양을 확인하십시오. f- 숫자 감소는 "확대 / 축소의 마지막 80 %"가 될 때까지 기다리지 않습니다. 18-19mm = f / 4, 20-29mm = f / 4.5, 30-43mm = f / 5, 44-55mm = f / 5.6에서 1/3 스탑 단위로 발생합니다. the-digital-picture.com/Reviews/… 초점 거리 변화의 총 배율의 약 70-80 %를 유지합니다. 18mm @ f / 4 = 4.5mm, 55mm @ f / 5.6 = 9.8mm. 55/18 = 3.06X 9.8 / 4.5 = 2.18X. 2.18 / 3.06 = 71.2 %.

— Michael C

1

내 18-200mm f / 3.5-6.3도 같은 방식으로 작동합니다. 조리개는 전체 범위에서 점진적으로 바뀌지 않습니다.

— 아무도

@MichaelClark Ah, 현대의 IS STM이 "저렴한 줌"자격을 갖추었을 때 ...

— chrylis

@chrylis 현재 18-55mm IS STM은 1970 년대와 1980 년대의 대부분의 "저렴한 줌"보다 일정한 달러로 저렴합니다.

— Michael C

5

f / stop 넘버링 시스템은 동일한 f / stop 넘버의 다른 렌즈가 동일한 노출을 볼 수 있도록 특별히 고안되었습니다. 여기에는 광각 및 망원 렌즈가 포함됩니다. F / 스톱 번호 = 초점 거리 / 유효 조리개 직경.

또한 광각 렌즈는 더 넓은 영역에서 더 많은 총 광자를 수집 할 수 있습니다. 그러나 망원 렌즈 (및 동일한 센서 크기)가 시야를 여전히 보이는 영역의 1/4로 자르는 것을 제외하고 초점 거리가 2 배 더 길거나 (100mm 대 50mm) 피사체가 2 배 더 크게 보입니다. 우리의 주제가 크고 균등하게 조명 된 빈 벽이라고 가정하면 (이를 복잡하게하는 특별한 영역이 없음), 우리는 1/4의 빛 (광자, 당신의 주장)을 볼 수 있지만, 1/4의 영역은 단위 당 같은 빛입니다 지역. 노출은 단위 면적당 빛에 대한 것입니다. 전체 프레임 영역의 총 광자 수는 아닙니다 (프레임의 밝은 오른쪽 가장자리에 광자가 추가되지만 어두운 왼쪽의 적절한 노출은 변경되지 않습니다).

— 웨인
소스

1

우리는 이전보다 4 배 더 큰 영역에 걸쳐 1/4의 광자가 뻗어있는 것을 본다-이것은 원래 밝기의 25 %이며, 면적당 빛의 양이 줄어든다!

— szulat

1

센서 프레임을 말하고 있지만 해당 센서에 표시된 장면 이미지 내용에 대해 말하고 있습니다. 망원 렌즈를 다시 살펴보십시오. :) 렌즈가 2 배 더 길어지면 물체가 2 배 더 커지지 만 1/4 영역의 이미지 프레임 내 센서는 단지 그 이미지를 재현합니다. (OK, 장면 영역의 변형으로 인해 특수한 경우가 발생할 수 있습니다. 특히 더 긴 렌즈로 자르거나 생략 한 밝은 영역 또는 어두운 영역은 더 이상 미터 눈금에 영향을 미치지 않으므로 변경 될 수 있습니다). 내 대답은 명백한 관찰 결과를 제공하지만 실제로는 그렇지 않습니다.

— WayneF

1

센서 프레임 만 여기에서 중요합니다. 왜냐하면 빛이 포착되는 위치이기 때문입니다. 확대 / 축소는 장면의 작은 부분을 차지하여 전체 캔버스에서 확대합니다. 그러나 우리는 여전히 장면의 작은 부분에서 가져온 빛의 양만 가지고 있습니다.

— szulat

1

여전히 센서의 총 광자를 계산하려고합니다. 행운을 빕니다. 그러나 노출은 단위 면적 (이미지의 영역) 당 빛에 관한 것입니다. 센서는 단순히 그 이미지를 재현합니다. 올바른 이론은 실제로 우리가 실제로 발생하는 것을 관찰 할 수있는 것과 일치해야합니다.

— WayneF

4

예, 2 배 더 긴 렌즈는 1/4의 빛을 받지만 더 어둡지는 않습니다. f / 숫자 정의는 같은 F / STOP에서 조리개 직경이 반드시 2 배 더 커야하기 때문에 (4 배 조리개 면적 ... f / 스톱 = f / d) 노출 (이미지 영역 단위당 빛)은 같은 노출. 이것이 f / stop 숫자와 함께 라이트 미터가 작동하는 방식이며 초점 거리는 중요하지 않습니다. Alan Marcus의 대답은 그 문제를 해결했지만 직접 이해하기에는 충분하지 않을 수도 있습니다 (그가 당신과 동의했다고 생각하는 것 같았습니다).

— WayneF

5

확대할수록 사진이 어두워지지 않는 이유는 무엇입니까?

는 IF 입구 동공의 크기가 일정하게 유지, 그렇습니다.

그러나 최대 조리개 값이 가변적 인 렌즈라도 줌 렌즈와 동일한 입사 동공 크기를 유지하는 줌 렌즈는 거의 없습니다.

렌즈의 초점 거리가 길어질수록 더 적은 수의 광자가 렌즈를 통과하여 거울 / 센서에 부딪칩니다.

다시, 입구 동공 크기가 일정하게 유지 되는 경우에만 .

그러나 동일한 f- 수를 유지하기 위해서는 입사 동공의 직경이 초점 거리와 동일한 속도로 확대되어야합니다. 초점 거리를 두 배로 늘리면 동일한 f- 번호를 유지하기 위해 입구 동공의 직경도 두 배로 늘려서 ep 영역을 네 배로 늘려야합니다.

다이어프램의 물리적 크기는 렌즈의 최대 조리개 (f- 숫자로 표시)를 결정하는 것의 일부일뿐입니다. 렌즈 전면과 다이어프램의 위치 사이의 배율도 일부 역할을합니다. 조리개의 f- 수는 렌즈의 초점 거리를 입사 동공 의 직경으로 나눈 렌즈의 비율로 결정되며 , 종종 유효 조리개라고합니다.

간단한 언어로, 입사 동공 직경은 렌즈 전면을 통해 볼 때 다이어프램의 개구부 가 얼마나 넓은 지에 의해 정의됩니다 .

귀하의 예에서 114 ° 화각의 14mm 렌즈는 f / 2.8에서 5mm 너비의 입사 동공을 갖습니다. DSLR 및 대부분의 미러리스 카메라의 경우 14mm 렌즈를 레트로 포커스 디자인이라고합니다. 망원 렌즈가 거꾸로 돌아간 것과 같습니다. 따라서 조리개 다이어프램과 렌즈 전면 사이의 '배율'은 음수입니다. 즉, 입구 동공이 실제 다이어프램의 실제 크기보다 작게 나타납니다 ! 반면, 27 ° 화각을 가진 90mm 렌즈는 f / 2.8의 경우 직경 32mm의 입사 동공이 필요합니다. f / 2.8에서 14mm 렌즈의 5mm 입사 동공보다 6.4 배 넓거나 41 배 더 넓습니다.

일정한 조리개 줌 렌즈를 움직여 초점 길이를 변경하면 렌즈 전면과 다이어프램 사이의 배율이 다이어프램의 물리적 크기가 아니라 일반적으로 변경됩니다. 이러한 배율의 변화 는 동일한 물리적 다이어프램에 대해 입사 동공 이 더 긴 초점 거리에서 더 크게 보이고 더 짧은 초점 거리에서 더 작아 보이게하는 것이다. 70-200mm f / 2.8 렌즈는 70mm 및 f / 2.8에서 직경 25mm의 입사 동공을 갖습니다. 200mm에서 f / 2.8의 입구 동공은 너비가 71mm 이상입니다. 실제 물리적 다이어프램은 두 경우 모두 동일한 크기입니다. 변경된 것은 다이어프램 어셈블리와 렌즈 전면 사이의 배율입니다.

이 같은 원리는 일반적으로 가변 조리개 줌 렌즈에서도 사용됩니다. 예를 들어 18-300mm f / 3.5-5.6 줌 렌즈를 사용하십시오. f / 3.5의 입구 동공은 18mm에서 너비가 대략 5.14mm입니다. f / 5.6의 입구 동공은 300mm에서 53.6mm 너비의 10 배 이상입니다. 최대 300mm 및 f / 5.6의 줌 렌즈는 직경이 54mm보다 약간 큰 전면 요소를 가지고 있습니다. 필요한 입학 동공 크기가 이유입니다! 300mm의 입구 동공이 18mm와 f / 3.5의 너비로 여전히 5.14mm 인 경우 300mm의 최대 조리개는 f / 58입니다!

그렇다면 왜 모든 줌 렌즈가 전체 줌 범위에서 일정한 조리개를 유지하기에 충분한 배율을 사용하지 않습니까? 일정한 조리개 렌즈를 생산하는 데 필요한 추가 크기, 무게 및 복잡성과 관련된 비용.

— 마이클 C
소스

0

학생들은 뷰 파인더를 보면서 보상하기 위해 팽창합니다.

— 알렉스
소스

이것은 실제로 첫 번째 질문에 대한 정답입니다.

— morten

1

@morten 특정한 경우에.

— mattdm

@morten 렌즈가 확대 되어도 ep가 확대되지 않는 경우에만 해당됩니다.

— 마이클 C

-3

예, 추론이 정확 합니다. 다른 모든 요소가 변경되지 않았다고 가정하면 확대하면 그림이 어두워집니다 .

자동 노출 모드를 사용하는 경우 카메라는 노출 시간, ISO 또는 조리개를 조정하여 어둡게 보정합니다. 확대 / 축소하는 동안 수동 모드로 전환하거나 표시된 사진 설정을 검사하여 해당 매개 변수와 겉보기 밝기 간의 관계를 확인하십시오.

— 줄 라트
소스

2

렌즈의 최대 조리개가 변경되는 경우에만 이미지가 어두워집니다 (즉, 가변 조리개 줌). 고정 조리개 줌은 변경되지 않습니다. 물론 낮은 조합 노출 값으로 사진을 촬영하지 않으면 결과 사진이 전혀 어두워지지 않습니다.

— Jim MacKenzie

1

잘못된. "조리개"는 "f- 스톱"과 다릅니다. 일정한 조리개로 줌하면 항상 이미지가 어두워집니다. 물론 우리는 일반적으로 편의상 f- 스톱을 사용하지만 물리적 렌즈 속성으로 인해 발생하는 조리개가 더 기본적입니다 (특히 줌과 관련하여 전면 렌즈는 초점 거리가 길어짐에 따라 넓어지지 않습니다)

— szulat

1

완벽한 70-300mm f / 4-5.6 줌 렌즈가 있다고 가정하십시오. 단단하고 넓게 열리면 조리개 직경은 70/4 = 17.5 mm가됩니다. (f / 5.6에서 직경은 70 / 5.6 = 12.5 mm입니다.) 길고 넓게 열리면 조리개 직경은 300 / 5.6 ~ 53.6 mm가됩니다. 이 경우, 제수 ( "f-number")도 커졌지 만 실제 조리개는 확대했을 때 실제로 커졌습니다. Canon의 70-300 / 4-5.6에는 58mm 필터 나사가 있으므로 전면 요소 크기가 여기서 제한 요소가 아닙니다.

— CVn

@szulat 전면 렌즈는 확장되지 않지만 입사 동공은 거의 항상 그렇습니다. Michael Kjorling의 예에서, 입구 동공이 17.5mm로 일정하게 유지 된 경우, 300mm의 f- 숫자는 f / 17입니다.

— 마이클 C

그러나이 예는 300mm에서 그림이 어두워지는 것을 보여줍니다. 이것이 가장 일반적인 동작입니다. 어쨌든, 이것은 중요하지 않습니다. 저는 줌을 사용하여 보정하기 위해 무언가를 변경하지 않는 한 일반적으로 밝기가 변경됩니다 (이것은 OP가 이론 도면에서 발견 된 것과 일치하고 직관적으로 이해할 수 있음). 동공을 증가시키는 것은 보상입니다. 나는 우리가 동의하지 않는 것을 볼 수조차 없다 ;-)

— szulat