Zoomobjektive haben eine bewegliche Gruppe von Linsen innerhalb der gesamten Einheit. Es scheint mir, dass jedes Objektiv leicht in ein Zoomobjektiv umgewandelt werden könnte, indem die gesamte Objektiveinheit auf den Film / Sensor zu oder von ihm weg bewegt wird.
Warum tun wir das nicht einfach?
Das Bewegen aller Glaselemente vom Abbildungsbereich weg ist das, was Verlängerungsrohre tun, und Sie werden feststellen, dass sie die Brennweite des Objektivs nicht erhöhen. Ein Verlängerungsrohr verschiebt nur die Fokussierpunkte, wodurch das Objektiv näher fokussieren kann, auf Kosten des Verlusts des Unendlichkeitsfokus und eines gewissen Lichtverlusts. Das macht Ihre Idee genau dort zunichte: Sie tut nicht das, was Sie wollen, und selbst wenn es das tun würde, gibt es unerwünschte Konsequenzen, also ist das Grund genug, es nicht zu tun.
Sie können einiges davon beheben, indem Sie weitere optische Elemente hinzufügen, wodurch Sie den Telekonverter im Wesentlichen neu erfunden haben . Dabei verliert man zwar immer noch Licht, hat aber durch die Verlängerung der Optik zumindest das gewünschte Ende des „Zoomens“ erreicht.
Warum tun wir das nicht einfach?
Warum also nicht nur ein einziges Linsenelement? Sie können immer ein Objektiv finden, das eine bestimmte Vergrößerung bietet, oder?
Objektive haben mehrere Elemente, um hauptsächlich verschiedene Arten von Aberrationen zu korrigieren, und sie sind so konzipiert, dass sie das Bild in einer festen Entfernung projizieren. Wenn Sie die gesamte Einheit einfach weiter vom oder näher zum Sensor bewegen, würde dies wahrscheinlich nicht die gleiche Leistung bringen - Sie könnten an Schärfe verlieren, eine erhöhte chromatische Aberration erhalten usw. Außerdem würden Sie beim Zoomen sicherlich den Fokus verlieren, während viele Objektive dies beibehalten Fokussieren oder zumindest nahezu Fokus halten, während Sie zoomen.
Das Kameraobjektiv wirkt wie ein Projektorobjektiv, indem es ein Bild der Außenwelt auf die Oberfläche eines Films oder eines digitalen Bildsensors projiziert. Das Linsendesign bewirkt, dass Lichtstrahlen ihren Weg ändern. Wenn sie die Linse passieren, werden sie dazu gebracht, sich nach innen zu biegen. Mit anderen Worten, die Lichtstrahlen treten aus der Linse aus und konvergieren. Eine Strahlspur zeigt, dass sie die Form eines Lichtkegels nachzeichnen. Eine Messung des Abstands Apex zum Objektiv gibt Aufschluss über die Brennweite. Diese Messung wird durchgeführt, wenn das Objektiv ein Objekt im Unendlichen (soweit das Auge reicht) abbildet. Das Ausmaß der nach innen gerichteten Biegung der Lichtstrahlen ist eine Funktion der Form der Linse (seiner Figur) und der Dichte des Linsenmaterials (Brechungsindex).
Die Abstandsmessung vom Scheitelpunkt der konvergierenden Strahlen zur Linse ist eine Variable. Diese Entfernung ist am kürzesten, wenn das Objektiv ein Objekt im Unendlichen abbildet. Bei einem Objektiv mit 50 mm Brennweite beträgt dieser Abstand 50 mm. Sollte dasselbe Objektiv ein Objekt näher als unendlich abbilden, wird diese Entfernung, die jetzt als Schnittweite bezeichnet wird, verlängert. Bei Eins (Lebensgröße oder 1:1-Vergrößerung) beträgt der Backfokus 100 mm. Mit anderen Worten, wenn wir auf Objekte in Entfernungen fokussieren, die näher als unendlich sind, muss die gesamte Linsenanordnung nach vorne neu positioniert werden, um die nun verlängerte hintere Fokusentfernung aufzunehmen. Wir fokussieren, indem wir das Objektiv nach vorne oder hinten verschieben, sodass die Spitze der konvergierenden Lichtstrahlen gerade auf der Oberfläche des Films oder des digitalen Bildsensors abprallt.
Ernsthafte Fotografen tragen wahrscheinlich ihre Kameras und eine mit Objektiven unterschiedlicher Brennweiten vollgepackte Gerätetasche mit sich herum. Dieses Arsenal an Objektiven ist unser Handwerkszeug. Mit dem Aufkommen des modernen Zoomobjektivs mit einstellbarer Brennweite wurde die Anzahl der Objektive in der Gerätetasche stark reduziert.
Die Herstellung eines guten Zoomobjektivs ist eine gewaltige Aufgabe. Erst in den letzten Jahren haben wir die zusätzlichen Aberrationen und Verzerrungen gemildert, die ein Zoomobjektiv verursacht. Ich denke, Sie sollten auch wissen, dass beim Zoomen auch tiefgreifende Änderungen der Bildhelligkeit induziert werden. Die moderne Optik hat die meisten Probleme überwunden. Das Ziel ist es, ein originalgetreues Bild zu machen. Vor ein paar Jahren war dies nur ein Traum; wir alle freuen uns auf noch größere Verbesserungen.
Der Zoom funktioniert, indem die Position der einzelnen Linsenelemente relativ zueinander verschoben wird. Währenddessen muss der Backfokus-Abstand konstant bleiben, damit der scharfe Fokus während des gesamten Zooms aufrechterhalten wird. In Bezug auf die Bildhelligkeit behalten einige teure Zooms während des gesamten Zooms eine konstante Blende bei, obwohl die meisten bei den oberen Vergrößerungen versagen. Dies ist in Ordnung, da das moderne Kameragehäuse die Belichtung durch das Objektiv liest, sodass eine gute Belichtung aufrechterhalten wird.
Wir bewegen das Objektiv vor und zurück, um auf unterschiedliche Objektentfernungen zu fokussieren. Wir positionieren die Linsenelemente innerhalb des Tubus neu, um die erforderliche Variation der Brennweite zu erreichen.
Das Hauptproblem bei dem, was Sie vorschlagen, besteht darin, dass Sie den Fokuspunkt immer näher an die Vorderseite des Objektivs verschieben, wenn Sie das Objektiv vom Film / Sensor wegbewegen. Irgendwann treffen sich die Vorderseite des Objektivs und der Fokuspunkt und Sie können nicht mehr weitermachen.
Bei einer einzelnen dünnen Linse ist der einzige Abstand, bei dem kollimiertes Licht auf die Film-/Sensorebene fokussiert werden kann, der, wenn der Film/Sensor die Brennweite der Linse hinter der Linse ist. Das nennen wir Unendlichkeitsfokus . Bei zusammengesetzten Objektiven kann die Brennweite weiter vom Film/Sensor entfernt sein als die physische Vorderseite des Objektivs (Teleobjektiv) oder näher am Film/Sensor als die Vorderseite des Objektivs (Retrofokus). Aber unabhängig davon, wo das tatsächliche Ende des Objektivs mit der Brennweite des Objektivs verglichen wird, wenn das Objektiv weiter vom Film / Sensor entfernt wird als seine eigene Brennweite, geht die Fähigkeit zum Fokussieren entfernter Objekte verloren. Je weiter es bewegt wird, desto weniger entfernt sind die fokussierbaren Objekte.
Zoomobjektive bewältigen dies, indem sie zusätzliche Linsenelemente enthalten, die die Gesamtbrennweite des Objektivs beim Ein- und Auszoomen verändern.