단일 초점 거리의 렌즈가 둘 이상의 평면에 어떻게 초점을 맞출 수 있습니까?

정의상, 프라임 렌즈 는 초점 거리가 고정 된 고정 렌즈 시스템입니다.

그런 다음 간단한 물리학은 고정 된 거리에서 한 평면에만 초점을 맞출 수 있어야한다고 알려줍니다. 그러나 사실 당신은 가까이뿐만 아니라 멀리있는 물체에도 집중할 수 있습니다.

내가 여기서 무엇을 놓치고 있습니까?

프라임 렌즈에는 여전히 초점 요소가있어 초점 링 범위의 범위를 통해 초점면을 변경할 수 있습니다. 프라임은 초점 거리 범위 (예 : 70mm-200mm)를 커버 할 수있는 줌과 달리 고정 초점 거리 (100mm, 50mm 등)를 가진 렌즈입니다.

고정 초점 렌즈는 초점면을 변경할 수 없습니다, 그러나 이것은 프라임 렌즈와 동일하지 않습니다.

초점 거리의 의미에 대한 기본적인 이해 부족입니다. 간단한 단일 요소 렌즈로 시작하십시오. "무한"거리 (예 : 태양 또는 달)에 초점을 맞출 수 있도록 비행기에서 멀리 떨어 뜨려 놓으십시오. 렌즈에서 초점을 맞추는 대상까지의 거리는 해당 렌즈의 초점 거리입니다.

그러나 초점 거리는 렌즈가 빛을 굴절시키는 정도의 직접적인 결과입니다. (적어도 대부분) 렌즈의 유리 / 플라스틱 / 무엇이든 굴절률과 렌즈의 곡률 표면.

렌즈의 초점을 변경하려면 이미지를 형성하는 평면을 기준으로 렌즈를 이동합니다. 특히 가까이있는 물체에 초점을 맞추려면 렌즈를 초점면에서 멀어 지도록 움직입니다.

렌즈가 센서 / 필름 평면보다 약간 더 큰 이미지를 투사하는 일반적인 상황에서 렌즈를 초점면에서 더 멀리 이동하면 초점면에 기록 된 화각이 줄어 듭니다. 실제로는이 없는 렌즈에 의해 제공되는 시야각의 변화하여 센서 / 필름을 기록 할 수있는 렌즈에 의해 제공되는 시야각의 부분에서 단순히 감소 :

여기서 회색 선은 렌즈에 의해 투사되는 영상을 나타냅니다. 아래쪽은 무한대로 초점을 맞춘 것을 나타내고 위쪽은 상당히 가깝게 초점을 맞춘 것입니다. 상단의 빨간색 선은 초점이 더 가깝기 때문에 겉보기 각도가 더 좁습니다 . 그러나 이것은 렌즈 자체가 더 좁은 화각을 갖는 것이 아니라 렌즈에 의해 투사되는 전체 사진을 캡처 하지 않는 문제입니다.

가치가있는 것에 대해, 동일한 효과는 초점이 가까워 질수록 유효 조리개가 작아지는 것을 설명합니다. 센서의 가장자리를 통과하여 투사 된 빛은 센서에 투사되지 않기 때문에 초점이 가까울수록 빛이 덜 들어옵니다. 센서의 중앙 부분에 더 적은 양의 빛이 센서의 전체 영역에 퍼집니다. 즉, 센서의 어느 한 부분에는 빛이 적고 유효 조리개가 더 작습니다 (예 : 1 : 1의 일반 매크로 렌즈의 경우 거의 2 번의 스톱 을 잃으 므로 f / 2.8 등급의 렌즈는 대략 f가 필요합니다) /5.6 노출).

내부 초점을 맞추는 렌즈는 기본적으로 줌이기도합니다. 즉 초점을 맞출 때 초점 거리 (및 렌즈를 통한 해당 화각) 가 변경됩니다. 일부 (예 : 현재 105 Micro-Nikkor)는 서로 영향을 미치도록 (대부분은 어쨌든) 영향을 받도록 설계되었으므로 초점을 맞춘 위치에 관계없이 거의 동일한 실제 화각 을 유지할 수 있습니다 .

먼저 초점 거리는 렌즈의 속성입니다 (렌즈 I는 카메라의 사진 렌즈 시스템 안에있는 플라스틱 또는 유리 조각을 의미 합니다 ). 렌즈가 하나 인 경우 (돋보기) 물체와 투영 평면 (또는 해당 문제에 대한 카메라의 센서)과 관련하여 움직이면 해당 렌즈의 초점 거리가 동일하게 유지됩니다. 초점 거리는 렌즈 제조 과정에서 결정됩니다 (근육을 사용하여 초점 거리를 변경할 수있는 사람의 눈에는 해당되지 않습니다).

그러나 동일한 렌즈를 사용하면 다음 공식을 사용하여 서로 다른 거리의 물체에 초점을 맞출 수 있습니다.

1/f = 1/s1 + 1/s2

렌즈 f의 초점 거리는 어디에 있습니까? s1렌즈 중심에서 투사 평면 s2까지의 거리이며 렌즈 중심에서 물체까지의 거리입니다. 다른 거리에있는 물체에 초점을 맞추려면 센서를 기준으로 렌즈의 위치를 ​​조정하면됩니다. 다시 한번 초점 거리는 f항상 동일하게 유지됩니다.

이것으로부터 무한히 멀리있는 물체를 촬영하는 경우 1/f = 1/s1 + 0초점 거리는 센서까지의 거리와 일치하지만 다른 거리에서는 그렇지 않습니다.

그래서 프라임 렌즈를 고정 시스템으로 보는 것이 혼란이라고 생각합니다. 프라임 렌즈 시스템은 실제 렌즈에서 센서까지의 거리를 변경할 수 있지만 초점 거리 라는 렌즈의 특성을 변경하지는 않습니다 .이 맥락 에서 렌즈 중심에서 센서까지의 거리 로 정의 할 수도 있습니다 멀리 떨어져있는 물체에 초점이있을 때 .

나는 다른 대답이 실제로 나에게 명확하게하고 혼란을 해결하지 않았다고 생각하지 않습니다.

그런 다음 간단한 물리학은 고정 된 거리에서 한 평면에만 초점을 맞출 수 있어야한다고 알려줍니다. 그러나 사실 당신은 가까이뿐만 아니라 멀리있는 물체에도 집중할 수 있습니다 ... 여기서 내가 무엇을 놓치고 있습니까?

누락 된 부분은 렌즈의 초점 거리가 렌즈가 무한대로 초점을 맞출 때 측정된다는 것입니다.

초점 거리는 렌즈의 초점이 무한대 일 때 렌즈의 광학 중심에서 이미지 평면 까지의 거리입니다 . 더 가까운 것에 초점을 맞추면 중심에서 이미지 평면까지의 거리도 변할 수 있지만 이것이 프라임 렌즈가 아니라는 의미는 아닙니다. 프라임 렌즈와 줌의 차이점 은 렌즈의 초점이 무한대 일 때 프라임 렌즈의 중심 대 이미지 평면 거리가 항상 동일하다는 것과 렌즈 의 줌 거리는 렌즈 의 값 범위 내 어디든 가능하다는 것입니다 무한대에 중점을 둡니다 .