¿Por qué la imagen no se oscurece cuanto más te acercas?

A medida que la distancia focal de su lente se alarga, pasan menos fotones a través del lente para golpear el espejo / sensor.

¿Por qué no ves el oscurecimiento cuando miras en el visor y haces zoom con un lente de zoom, y viceversa?

¿Por qué los teleobjetivos no necesitan tiempos de obturación más largos que los objetivos gran angular?

La respuesta a esta pregunta gira en torno a explicar cómo funcionan los lentes de zoom porque usted es correcto en su observación: a medida que se acerca a aumentos cada vez mayores, la imagen se atenúa a menos que de alguna manera se aplique una compensación. Suponga que hace un zoom de 25 mm a 50 mm, si el diámetro de trabajo de la apertura no cambia, el brillo de la imagen sufriría una pérdida de 4x en cuanto a su intensidad. Dicho de otra manera, cada duplicación de la distancia focal se atenuará, será solo un 25% más brillante que antes del zoom. Si es cierto, ¿cómo se previene esta pérdida de luz?

La cantidad de energía luminosa que puede ingresar a la lente está directamente relacionada con el diámetro de trabajo del diafragma (apertura) del iris. Cuanto mayor es el diámetro de trabajo, mayor área de superficie, más luz puede reunir la lente.

El objetivo zoom moderno tiene un truco bajo la manga que mantiene el brillo de la imagen igual a lo largo de la mayor parte del zoom. Algunos zooms de gama alta mantienen el brillo de la imagen en todo el zoom. Cómo funciona esto: el diámetro de la abertura como se ve al mirar la lente desde el frente parece más grande de lo que realmente es. Esto se debe a que el grupo frontal de elementos de lente de la lente de zoom se magnifica, por lo tanto, el diámetro de este círculo de entrada parece más grande que la realidad.

Además, a medida que hace zoom, la distancia desde el grupo de lentes frontales y el diafragma del iris también cambian. Esto induce un cambio aparente de diámetro. El hecho de que sea evidente y no un cambio real no es importante. Desde afuera mirando hacia adentro, este cambio parece real y esta acción permite que entre más y más energía luminosa al hacer zoom.

Como dije anteriormente, algunos zooms de gama alta son buenos para recorrer todo el zoom. Estos se llaman zooms de apertura constante. Los zooms de menor precio mantienen una apertura constante hasta el último 80% del zoom, estos fallan y sufren la pérdida de luz que está pidiendo.

El sistema de numeración f / stop está especialmente inventado para garantizar que diferentes lentes con el mismo número f / stop verán la misma exposición. Esto incluye su gran angular y teleobjetivos. F / número de parada = distancia focal / diámetro efectivo de apertura.

Además, la lente gran angular puede recoger más total total de fotones (de un área más amplia). Sin embargo, una distancia focal 2 veces más larga (100 mm frente a 50 mm) hace que el sujeto parezca 2 veces más grande, excepto que nuestro teleobjetivo (y el mismo tamaño del sensor) recorta nuestra vista en 1/4 del área aún visible. Suponiendo que nuestro tema fuera una gran pared en blanco iluminada de manera uniforme (no hay áreas especiales para complicar esto), entonces vemos 1/4 de la luz (fotones, su argumento), pero en 1/4 del área, que es la misma luz por unidad de zona. La exposición es sobre la luz por unidad de área, no sobre los fotones totales en toda el área del marco (un borde derecho brillante del marco agrega fotones, pero no cambia la exposición adecuada del lado izquierdo oscuro).

¿Por qué la imagen no se oscurece cuanto más te acercas?

Si el tamaño de la pupila de entrada permanece constante, lo hace.

Pero muy pocos objetivos con zoom, incluso aquellos con aperturas máximas variables, mantienen el mismo tamaño de pupila de entrada que el objetivo con zoom.

A medida que la distancia focal de su lente se alarga, pasan menos fotones a través del lente para golpear el espejo / sensor.

Nuevamente, solo si el tamaño de la pupila de entrada permanece constante.

Pero para mantener el mismo número f, se requiere que el diámetro de la pupila de entrada se amplíe a la misma velocidad que la distancia focal. Si duplica la distancia focal, también debe duplicar el diámetro de la pupila de entrada, que cuadruplica el área del ep, para mantener el mismo número f.

El tamaño físico del diafragma es solo una parte de lo que determina la apertura máxima, expresada como un número f, de una lente. El aumento entre el frente de la lente y la ubicación del diafragma también juega un papel importante. El número f de una apertura está determinado por la relación de la distancia focal de la lente dividida por el diámetro de la pupila de entrada , a menudo denominada apertura efectiva.

En un lenguaje simple, el diámetro de la pupila de entrada se define por el ancho de la abertura del diafragma cuando se ve a través de la parte frontal de la lente .

En su ejemplo, una lente de 14 mm con un ángulo de visión de 114 ° tiene una pupila de entrada de 5 mm de ancho en f / 2.8. Para cámaras réflex digitales e incluso la mayoría de las cámaras sin espejo, una lente de 14 mm es lo que se llama un diseño de retrofocus. Es más o menos el equivalente de un teleobjetivo al revés. Entonces, el 'aumento' entre el diafragma de apertura y la parte frontal de la lente es negativo. Es decir, ¡la pupila de entrada parece más pequeña que el tamaño real del diafragma físico! Por otro lado, una lente de 90 mm con un ángulo de visión de 27 ° requiere una pupila de entrada de 32 mm de diámetro para f / 2.8. Eso es 6.4X más ancho, o 41X más área que la pupila de entrada de 5 mm de la lente de 14 mm en f / 2.8.

Cuando las lentes con zoom de apertura constante se mueven para cambiar la distancia focal, el aumento entre la parte frontal de la lente y el diafragma es lo que normalmente cambia, no el tamaño físico del diafragma. Este cambio de aumento es lo que permite que la pupila de entrada parezca más grande a distancias focales más largas y más pequeña a distancias focales más cortas para el mismo diafragma físico. Una lente de 70-200 mm f / 2.8 tiene una pupila de entrada de 25 mm de diámetro a 70 mm yf / 2.8. Con 200 mm, la pupila de entrada en f / 2.8 tiene un poco más de 71 mm de ancho. El diafragma físico real es del mismo tamaño en ambos casos. Lo que ha cambiado es la cantidad de aumento entre el conjunto del diafragma y la parte frontal de la lente.

Tenga en cuenta que este mismo principio generalmente también está en juego con lentes de zoom de apertura variable. Tome, por ejemplo, una lente con zoom de 18-300 mm f / 3.5-5.6. Con 18 mm, la pupila de entrada para f / 3.5 tiene aproximadamente 5,14 mm de ancho. Con 300 mm, la pupila de entrada para f / 5.6 es más de diez veces mayor que 53.6 mm de ancho. Tenga en cuenta que la mayoría de las lentes con zoom que alcanzan un máximo de 300 mm y f / 5.6 tienen elementos frontales que son un poco más grandes que 54 mm de diámetro. ¡El tamaño necesario de la pupila de entrada es la razón! Si la pupila de entrada a 300 mm todavía tuviera 5,14 mm de ancho, ya que tiene 18 mm y f / 3.5, ¡la apertura máxima a 300 mm sería f / 58!

Entonces, ¿por qué no todas las lentes con zoom usan suficiente aumento para permanecer a una apertura constante en todo el rango de zoom? Principalmente el costo asociado con el tamaño, peso y complejidad adicionales necesarios para producir una lente de apertura constante.

Tus pupilas se dilatan para compensar mientras miras a través del visor.

Sí, su razonamiento es correcto, la imagen se vuelve más oscura a medida que se acerca, suponiendo que todos los demás factores permanezcan sin cambios .

Cuando se utiliza el modo de exposición automática, su cámara simplemente compensa el oscurecimiento ajustando el tiempo de exposición, ISO o apertura. Cambie al modo manual o examine la configuración de la foto mostrada mientras hace zoom para ver las relaciones entre esos parámetros y el brillo aparente.