¿Por qué hay tan pocos lentes con una distancia de enfoque mínima pequeña?

Mi cámara compacta superzoom Canon Powershot SX60 HS ha anunciado una distancia de enfoque mínima (más cercana) de 0 cm, y muchos otros compactos tienen esto en un rango de un par de cm.

Pero para mi cámara micro cuatro tercios, incluso las lentes "macro" disponibles tienen una distancia de enfoque mínima en el rango de 10-20 cm. Según tengo entendido, la situación es similar para otros formatos de lentes intercambiables.

¿Por qué hay tan pocos lentes con una distancia de enfoque mínima muy pequeña?

Debido a que la mayoría de las cámaras con lentes intercambiables generalmente usan sensores de formato más grande que formato 1 / 2.3 ".

La capacidad de enfoque cercano de la mayoría de los compactos de sensores pequeños proviene del hecho de que los sensores pequeños usan lentes proporcionalmente cortos. Las lentes muy cortas (aquellas de menos de 10 mm de distancia focal) tienden a tener una profundidad de campo muy profunda, lo suficientemente profunda como para tener una capacidad de enfoque cercano. El "modo macro" en una cámara P&S simplemente está cambiando las distancias focales a través de las cuales buscará la cámara. Si bien su SX60HS tiene una longitud focal "equivalente" de 21 mm en el extremo ancho, la longitud focal real del extremo ancho de la lente es de solo 3.8 mm.

Un sensor de formato de cuatro tercios (formato de 4/3 ") o APS-C es aproximadamente de 4 a 6 veces más grande que un sensor de formato de 1 / 2.3", y requiere lentes que son de 4 a 6 veces más largos. Cuanto más larga es una lente, más delgada es la profundidad de campo con configuraciones de apertura similares, y mayor es la distancia mínima de enfoque. Esta es una de las desventajas de usar un sensor más grande. Y es por eso que no ves modos macro en cámaras con lentes intercambiables.

La distancia focal de una lente es un cálculo realizado cuando la lente está formando imágenes de un objeto en el infinito. Esta es una distancia hasta el símbolo "como el ojo puede ver" ∞. A medida que nos enfocamos en objetos más cercanos al infinito, debemos alargar la distancia, lente a sensor (película). La distancia ahora alargada se llama "enfoque posterior". La lente a la extensión del sensor / película se vuelve grande. A medida que nos enfocamos para lograr "tamaño real", a menudo llamado "unidad" o aumento 1: 1, la lente se desplazará hacia adelante 1 longitud focal completa, y la distancia del objeto al sensor / película será 4 veces la longitud focal. Lo que estoy tratando de decir es que la cantidad de extensión mecánica para alcanzar el aumento 1 (tamaño real) es una distancia focal competitiva.

Por lo tanto, para enfocar la lente y alcanzar la unidad, se necesita mucho espacio para colocar la lente hacia adelante. En realidad, esto no es demasiado difícil, pero ahora para el resto de la historia. Los números f / que conocemos y amamos, que están grabados en la lente, se calculan a partir de la posición de enfoque infinito. A medida que cerramos el foco, las marcas de posición grabadas para la configuración de número f se vuelven inválidas. En la ampliación 1 (unidad), el error es 2 f / paradas. Esto es un problema porque tendemos a subexponer cuando cerramos el foco.

Este error de número f se llama "factor de fuelle". Si la cámara lee la exposición midiendo a través de la lente, el factor de fuelle no es un problema. Si la exposición está determinada por un medidor de luz externo, es un gran problema. Como regla general, la mayoría de los fabricantes de cámaras (fabricantes de lentes) detienen el desplazamiento hacia adelante de la lente cuando el error del factor de fuelle se aproxima a 1/3 de una f / parada. El diseño de la lente macro es inteligente porque la parte de la matriz de lentes delante del diafragma del iris es una lupa fuerte. A medida que enfocamos de cerca, la ampliación hace que el diámetro de la abertura de apertura parezca más grande. Este aumento de la apertura permite que más luz atraviese la lente. Así es como el diseño macro anula el error del factor de fuelle.

Naturalmente, cuesta más incorporar este diseño; tantos fabricantes de lentes detienen el movimiento hacia adelante cuando el factor de fuelle se aproxima a 1/3 f / stop.

Descubrí que para las lentes de cámara con lentes intercambiables (al menos para Olympus micro para lentes de tres tercios), la distancia mínima de enfoque en las especificaciones se mide desde el sensor, mientras que para las cámaras compactas generalmente brindan distancia desde el extremo frontal de la lente. Eso explica la mayor parte de la diferencia.

Otra consideración es que la mayoría del trabajo macro está (parcialmente) iluminado frontalmente. Esto se vuelve más difícil de hacer cuanto más te acercas al elemento frontal. Incluso las luces de anillo tienen una distancia útil mínima impuesta por la geometría. Por lo tanto, un enfoque que toca el frente de la carcasa rara vez es útil. Si bien es difícil de instalar en una lente con enfoque infinito, es fácil de activar con un fuelle o tubos de extensión para aquellas ocasiones en que se requiere.

Incluso los microscopios utilizados en el modo de transmisión tienen cierta distancia de trabajo (a menudo menos de 1 mm e ignoran los objetivos de inmersión).