초점이 맞으면 특정 렌즈가 화각을 증가시키는 이유는 무엇입니까?

최근에 Nikon 28-300mm라는 슈퍼 줌 렌즈를 집어 들었습니다. 다목적 성을 위해 주로 사용했지만, 직감은 50cm에서 300mm 초점 거리를 수행 할 수있는 렌즈가 실제로 가능한 한 매크로 촬영에 적합한 배율을 제공한다는 것입니다.

약 5 미터 거리 내에서 2x 텔레 컨버터가 장착 된 105mm 매크로 렌즈가 28-300mm 렌즈가 300mm에서하는 것보다 210mm에서 훨씬 더 좁은 시야를 제공한다는 사실에 놀랐습니다! 이 렌즈에서 다음을 설명 하는 포럼 스레드 를 찾았 습니다 .

매크로로 사용할 것으로 예상되는 사람은 최대 배율 0.32x를주의 깊게 확인해야합니다. IF 렌즈이기 때문에 Nikkor는 초점이 더 가까워지면 화각을 크게 향상시킵니다. [...] 50cm에서 0.32x는 [최소 초점 거리]에서 대략 92mm의 초점 길이를 계산합니다 ... "극적으로"대문자로도 쓸 수있었습니다.

렌즈 구성 및 / 또는 물리 원리가이 반 직관적 인 행동으로 이어지는 원리를 더 잘 이해하고 싶습니다. 실용적 수준에서 : 사양에 나열된 최대 배율에서 최소 초점 거리에서 유효 시야를 얻을 수 있다는 것이 분명하지만 다른 거리에서 유효 시야를 결정하려면 어떻게해야합니까? 예를 들어, 300mm 및 3 미터에서 28-300mm 렌즈의 시야를 어떻게 결정합니까? 이것들을 계산할 수 있습니까 아니면 경험적으로 결정해야합니까? 그들이 경험적으로 결정되어야한다면, 이런 종류의 것을 공개적으로 문서화하는 사람들이 있습니까?

이 동작의 물리학 원리는 얇은 렌즈 공식에 지나지 않습니다.

1/o + 1/i = 1/f

여기서 o는 물체 거리 (렌즈에서 피사체까지의 거리)이고, i는 이미지 거리 (렌즈에서 센서까지의 거리)이며, f는 초점 거리입니다.

매우 넓은 객체 거리 (무한에 접근)의 경우 1 / o 항이 0으로 떨어집니다.

1/i = 1/f
i = f

이는 간단한 300mm 렌즈가 렌즈 뒤에서 약 300mm 거리에있는 아주 멀리있는 물체의 초점을 맞춘 이미지를 형성한다는 것을 의미합니다. 즉, 렌즈를 센서에서 300mm 떨어진 곳에 튜브에 장착하면 수평선에 초점을 맞춘 피사체 사진을 얻을 수 있습니다.

600mm 거리에서 렌즈에 가까운 물체는 어떻습니까?

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

300mm 튜브에 장착 된 동일한 300mm 렌즈는이 거리에서 완전히 초점이 맞지 않는 물체의 이미지를 생성하지만, 튜브를 600mm로 늘리면 근접 물체가 선명하게 초점을 맞 춥니 다.

우리는 "유닛 포커싱"렌즈를 만들었습니다. 이러한 렌즈의 문제점은 초점을 맞출 때 물리적 길이가 크게 증가한다는 것입니다.

28-300mm와 같은 근접 초점 렌즈에서 물리적 길이가 크게 변하는 것을 피하기 위해 설계자는 초점을 맞출 때 초점 거리를 변경하여 작동하는 "후면 초점"을 사용합니다. 고정 거리에 장착 된 300mm 렌즈가 100mm 렌즈로 바뀌면 얇은 렌즈 공식으로 돌아가 초점이 무한대에서 다음으로 변경됩니다.

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

백 오십 밀리미터 (이것은 꽤 가깝습니다!).

이론적으로 동일한 수식을 사용하여 서로 다른 초점 거리에서 상대 초점 거리를 계산할 수 있지만 복잡한 다중 요소 렌즈에서 거리 o는 전면 주 평면으로부터의 물체 거리와 일치하고 거리 i는 일치합니다 후면 주면에서 이미지 거리까지. 이 평면의 위치는 렌즈 설계에 따라 다르며 제조업체에서 자주 지정하지 않습니다.

궁극적으로 후면 초점은 최소 초점 거리를 비교적 쉽게 떨어 뜨릴 수있게하여 제조업체가 설명에서 "매크로"를 찰싹 때리면서 더 많은 렌즈를 판매 할 수 있도록하지만 초점 거리는 규칙적으로 렌즈에 초점이 맞춰져 있으므로 항상 고객이 초점을 맞 춥니 다 실제로 무슨 일이 일어나고 있는지에 대한 어둠. 명시된 초점 거리와 조리개 값을 적당한 초점 거리에 대한 대략적인 값으로 취급하기 만하면됩니다.