Comment un objectif à focale unique peut-il se concentrer sur plusieurs plans?

Par définition, un objectif principal est un système d'objectif fixe avec une distance focale fixe.

Ensuite, la physique simple nous dit qu'elle ne devrait pouvoir se concentrer que sur un seul plan (à une distance fixe) devant elle. Mais en fait, vous pouvez vous concentrer sur des objets proches ou éloignés.

Qu'est-ce que j'oublie ici?

Un objectif principal a toujours un élément de mise au point mobile vous permettant de changer le plan focal à travers la plage de la plage de la bague de mise au point. Un objectif principal est un objectif qui a une distance focale fixe (100 mm, 50 mm, etc.) par opposition à un zoom qui vous permettra de couvrir une plage de longueurs focales (70 mm-200 mm par exemple).

Un objectif à focale fixe ne peut pas changer son plan focal, mais ce n'est pas la même chose qu'un objectif principal.

Il s'agit d'un manque fondamental de compréhension de ce que signifie la distance focale. Commencez avec un objectif simple à élément unique. Tenez-le suffisamment loin de l'avion pour que quelque chose à une distance "infinie" (par exemple, le soleil ou la lune) soit au point. La distance entre l'objectif et ce sur quoi vous vous concentrez est la distance focale de cet objectif.

La distance focale, cependant, est une conséquence directe de la quantité de lentille qui réfracte la lumière, qui (au moins surtout) dépend de deux choses: l'indice de réfraction de ce verre / plastique / quoi que ce soit dans la lentille, et la courbure de la lentille surfaces.

Pour modifier la mise au point de l'objectif, vous déplacez l'objectif par rapport au plan sur lequel vous formez l'image. Plus précisément, pour faire la mise au point sur un objet qui est plus proche, vous déplacez l'objectif de façon à l'éloigner du plan de mise au point.

Étant donné la situation normale où l'objectif projette une image légèrement plus grande que le plan capteur / film, lorsque vous déplacez l'objectif plus loin du plan focal, l'angle de vue enregistré sur le plan focal se rétrécit. En réalité, il ne s'agit pas d' un changement d'angle de vue fourni par l'objectif, mais simplement d'une réduction de la partie de l'angle de vue fournie par l'objectif que votre capteur / film est capable d'enregistrer:

Ici, les lignes grises représentent l'image projetée par l'objectif. La partie inférieure représente ce que nous obtiendrions avec elle focalisée à l'infini, et la partie supérieure avec elle focalisée considérablement plus près. Les lignes rouges dans la partie supérieure montrent l' angle de vue apparent plus étroit en raison de la mise au point plus rapprochée. Notez, cependant, qu'il s'agit vraiment de ne pas capturer l'image entière projetée par l'objectif, et non pas de l'objectif lui-même ayant un angle de vue plus étroit.

Pour ce que ça vaut, le même effet explique que l'ouverture effective diminue à mesure que vous vous concentrez plus près - la lumière qui est projetée au-delà des bords du capteur n'est évidemment pas projetée sur le capteur, donc plus vous vous concentrez, moins la lumière devient focalisé sur le capteur, de sorte que la plus petite quantité de lumière provenant de la partie centrale de l'image est répartie sur toute la zone du centre. Cela signifie qu'il y a moins de lumière sur une partie du capteur, donc l'ouverture effective plus petite (par exemple, avec un objectif macro typique à 1: 1, vous perdez presque 2 diaphragmes , donc un objectif évalué à f / 2,8 a besoin d'environ un f /5,6 exposition).

Il y a un autre effet garder à l' esprit aussi bien: une lentille qui fait mise au point interne est essentiellement aussi un zoom - à savoir, il ne modifie la distance focale (et l' angle correspondant de vue à travers l'objectif) que vous vous concentrez. Quelques-uns (par exemple, le 105 Micro-Nikkor actuel) sont conçus pour que ces effets se neutralisent (principalement de toute façon) afin que vous conserviez à peu près le même angle de vue réel , quel que soit l'endroit où vous vous concentrez.

Tout d'abord, la distance focale est une propriété d'un objectif (par objectif, je veux dire un morceau de plastique ou de verre qui se trouve à l'intérieur du système d'objectif photographique de votre appareil photo ). Si vous n'avez qu'un seul objectif (pensez à une loupe) et que vous le déplacez par rapport à un objet et à votre plan de projection (ou à un capteur dans un appareil photo d'ailleurs), la distance focale de cet objectif reste la même. La distance focale est décidée lors de la fabrication de la lentille (ce n'est pas le cas avec l'oeil humain, qui peut changer la distance focale à l'aide des muscles).

Cependant, avec le même objectif, vous pouvez vous concentrer sur des objets à différentes distances en utilisant cette formule:

1/f = 1/s1 + 1/s2

Où fest la distance focale de votre objectif, s1la distance entre le centre de l'objectif et le plan de projection et s2la distance entre le centre de l'objectif et un objet. Pour faire la mise au point sur un objet à une distance différente, il vous suffit d'ajuster la position de l'objectif par rapport au capteur en conséquence. Encore une fois, la distance focale freste toujours la même.

Il en résulte que si vous prenez une photo d'un objet qui est infiniment loin, 1/f = 1/s1 + 0votre distance focale correspond à la distance au capteur, mais pour toute autre distance, ce ne sera pas le cas.

Je pense donc que la confusion vient du fait de considérer les objectifs principaux comme un système fixe. Les systèmes d'objectifs principaux peuvent changer la distance entre l'objectif réel et le capteur, mais cela ne change pas la propriété de cet objectif appelée distance focale , que je pourrais également définir dans ce contexte comme la distance entre le centre de l'objectif et le capteur lorsqu'un objet infiniment éloigné est au point .

Je ne pense pas que les autres réponses m'ont vraiment éclairé et n'ont pas résolu la confusion.

Ensuite, la physique simple nous dit qu'elle ne devrait pouvoir se concentrer que sur un seul plan (à une distance fixe) devant elle. Mais en fait, vous pouvez vous concentrer sur des objets proches ou éloignés ... Qu'est-ce qui me manque ici?

La partie qui vous manque est que la distance focale d'un objectif est mesurée lorsque l'objectif est focalisé à l'infini.

La distance focale est la distance entre le centre optique de l'objectif et le plan d'image lorsque l'objectif est focalisé à l'infini . Si vous vous concentrez sur quelque chose de plus proche, la distance du centre au plan de l'image peut également changer, mais cela ne signifie pas que ce n'est pas un objectif principal. La différence entre un objectif principal et un zoom est que la distance du centre au plan de l'image est toujours la même pour un objectif principal lorsque l'objectif est focalisé à l'infini , tandis que cette distance pour un zoom peut être n'importe où dans une plage de valeurs lorsque l'objectif est focalisé à l'infini .