Warum gibt es so wenige Objektive mit kleiner Mindestfokusentfernung?

Meine Superzoom-Kompaktkamera Canon Powershot SX60 HS hat eine minimale (nächstgelegene) Fokusentfernung von 0 cm angekündigt, und viele andere Kompaktkameras haben diese in einem Bereich von einigen cm.

Aber für meine Micro-Vier-Drittel-Kamera haben sogar die verfügbaren "Makro" -Objektive eine minimale Fokusentfernung im Bereich von 10 bis 20 cm. Soweit ich weiß, ist die Situation bei anderen Wechselobjektivformaten ähnlich.

Warum gibt es so wenige Objektive mit sehr geringer Mindestfokusentfernung?

Weil die meisten Wechselobjektivkameras normalerweise Sensoren mit größerem Format als 1 / 2,3 "-Format verwenden.

Die Fähigkeit zur Nahfokussierung der meisten Kompaktgeräte mit kleinen Sensoren beruht auf der Tatsache, dass kleine Sensoren proportional kurze Linsen verwenden. Sehr kurze Objektive (solche mit einer Brennweite von weniger als 10 mm) haben tendenziell eine sehr tiefe Schärfentiefe - tief genug, um eine Nahfokusfähigkeit zu erzielen. Der "Makromodus" einer P & S-Kamera ändert einfach die Brennweiten, die die Kamera durchsucht. Während Ihre SX60HS am breiten Ende eine "äquivalente" Brennweite von 21 mm hat, beträgt die tatsächliche Brennweite am breiten Ende des Objektivs nur 3,8 mm.

Ein Sensor im Vier-Drittel- (4/3 "-Format) oder APS-C-Format ist ungefähr 4 bis 6 Mal größer als ein Sensor im 1 / 2,3" -Format und erfordert Objektive, die 4 bis 6 Mal länger sind. Je länger ein Objektiv ist, desto dünner wird die Schärfentiefe bei ähnlichen Blendeneinstellungen und desto größer wird die minimale Fokusentfernung. Dies ist einer der Nachteile der Verwendung eines größeren Sensors. Aus diesem Grund werden bei Kameras mit Wechselobjektiven keine Makromodi angezeigt.

Die Brennweite einer Linse ist eine Berechnung, die durchgeführt wird, wenn die Linse ein Objekt im Unendlichen abbildet. Dies ist eine Entfernung, so weit das Auge reicht ∞. Wenn wir uns auf Objekte konzentrieren, die näher als unendlich sind, müssen wir den Abstand zwischen Objektiv und Sensor (Film) verlängern. Der jetzt verlängerte Abstand wird als "Rückfokus" bezeichnet. Die Erweiterung von Objektiv zu Sensor / Film wird groß. Wenn wir uns darauf konzentrieren, eine „Lebensgröße“ zu erreichen, die oft als „Einheit“ oder 1: 1-Vergrößerung bezeichnet wird, wird das Objektiv um 1 vollständige Brennweite nach vorne gestapelt, und der Abstand zwischen Objekt und Sensor / Film beträgt das 4-fache der Brennweite. Was ich Ihnen sagen möchte, ist, dass das Ausmaß der mechanischen Ausdehnung, um die Vergrößerung 1 (Lebensgröße) zu erreichen, eine konkurrierende Brennweite ist.

Um ein Objektiv nah fokussieren und die Einheit erreichen zu können, ist viel Platz erforderlich, um das Objektiv nach vorne zu bewegen. Das ist eigentlich nicht allzu schwierig, aber jetzt für den Rest der Geschichte. Die bekannten und geliebten Blendenzahlen, die auf dem Objektiv eingraviert sind, werden aus der unendlichen Fokusposition berechnet. Wenn wir den Fokus schließen, werden die gravierten Positionsmarkierungen für die Blendeneinstellungen ungültig. Bei Vergrößerung 1 (Einheit) beträgt der Fehler 2 Blendenstufen. Dies ist ein Problem, da wir beim Schließen des Fokus zu einer Unterbelichtung neigen.

Dieser Blendenzahlfehler wird als "Balgfaktor" bezeichnet. Wenn die Kamera die Belichtungsmessung durch das Objektiv liest, ist der Balgfaktor kein Problem. Wenn die Belichtung von einem externen Belichtungsmesser bestimmt wird, ist dies ein großes Problem. Als Faustregel gilt: Die meisten Kamerahersteller (Objektivhersteller) stoppen die Vorwärtsbewegung des Objektivs, wenn sich der Balgfaktorfehler 1/3 einer Blende nähert. Das Makrolinsen-Design ist insofern clever, als der Linsenarray-Bereich vor der Irisblende eine starke Lupe ist. Wenn wir aus der Nähe fokussieren, lässt die Vergrößerung den Durchmesser der Öffnungsöffnung größer erscheinen. Diese Vergrößerung der Apertur ermöglicht es mehr Licht, die Linse zu durchqueren. Auf diese Weise hebt das Makrodesign den Balgfaktorfehler auf.

Natürlich kostet es mehr, dieses Design zu integrieren. So viele Objektivhersteller stoppen die Vorwärtsbewegung, wenn sich der Balgfaktor 1/3 f / stop nähert.

Ich habe festgestellt, dass bei Kameraobjektiven mit Wechselobjektiv (zumindest bei Olympus micro für Objektive mit Dritteln) die minimale Fokusentfernung in den technischen Daten vom Sensor gemessen wird, während bei Kompaktkameras normalerweise der Abstand zum vorderen Ende des Objektivs angegeben wird. Das erklärt den größten Unterschied.

Eine weitere Überlegung ist, dass die meisten Makroarbeiten (teilweise) von vorne beleuchtet sind. Dies wird schwieriger, je näher Sie dem vorderen Element kommen. Sogar Ringlichter haben einen minimalen Nutzabstand, der durch die Geometrie vorgegeben ist. Ein Fokus, der die Vorderseite des Gehäuses berührt, ist daher selten sinnvoll. Während es schwierig ist, ein Objektiv mit unendlichem Fokus einzubauen, ist es einfach, mit einem Balg oder Verlängerungsrohr zu arbeiten, wenn dies erforderlich ist.

Sogar im Transmissionsmodus verwendete Mikroskope haben einen gewissen Arbeitsabstand (oft weniger als 1 mm und ohne Berücksichtigung von Immersionsobjektiven).