Por que existem tão poucas lentes com pequena distância mínima de foco?

Minha câmera compacta superzoom Canon Powershot SX60 HS anunciou uma distância mínima (mais próxima) de foco de 0 cm, e muitos outros compactos têm essa distância em alguns centímetros.

Mas para a minha câmera micro quatro terços, mesmo as lentes "macro" disponíveis têm uma distância mínima de foco na faixa de 10 a 20 cm. Tanto quanto eu entendo, a situação é semelhante para outros formatos de lente intercambiáveis.

Por que existem tão poucas lentes com distância de foco mínima muito pequena?

Como a maioria das câmeras de lente intercambiáveis ​​normalmente usa sensores de formato maior que o formato de 1 / 2,3 ".

A capacidade de foco próximo da maioria dos compactos com sensor pequeno vem do fato de que pequenos sensores usam lentes proporcionalmente curtas. Lentes muito curtas (aquelas com distâncias focais menores de 10 mm) tendem a ter profundidade de campo muito profunda - profunda o suficiente para ter capacidade de foco próximo. O "modo macro" em uma câmera P&S está simplesmente alterando as distâncias focais pelas quais a câmera pesquisará. Enquanto o seu SX60HS possui uma distância focal "equivalente" de 21 mm na extremidade ampla, a distância focal real da extremidade ampla da lente é de apenas 3,8 mm.

Um sensor de formato de quatro terços (formato de 4/3 ") ou APS-C é aproximadamente 4 a 6 vezes maior que um sensor de formato de 1 / 2,3" e requer lentes de 4 a 6 vezes mais. Quanto mais longa a lente, menor a profundidade de campo em configurações de abertura semelhantes e maior a distância mínima de foco. Essa é uma das desvantagens do uso de um sensor maior. E é por isso que você não vê os modos macro em câmeras de lente intercambiáveis.

A distância focal de uma lente é um cálculo feito quando ela está imaginando um objeto no infinito. Esta é uma distância até o símbolo "até onde os olhos podem ver" ∞. À medida que nos concentramos em objetos mais próximos do que o infinito, devemos aumentar a distância, lente ao sensor (filme). A distância agora alongada é chamada de "foco traseiro". A lente para a extensão do sensor / filme fica grande. À medida que nos concentramos em obter um "tamanho real", geralmente chamado de "unidade" ou ampliação de 1: 1, a lente será colocada à frente 1 distância focal completa e a distância do objeto ao sensor / filme será 4 vezes a distância focal. O que estou tentando lhe dizer é que a quantidade de extensão mecânica para atingir a ampliação 1 (tamanho natural) é uma distância focal de uma competição.

Portanto, para fazer uma lente fechar o foco e alcançar a unidade, é necessário muito espaço para estender a lente para a frente. Na verdade, isso não é muito difícil, mas agora para o resto da história. Os números f / que conhecemos e amamos, gravados na lente, são calculados a partir da posição do foco infinito. À medida que fechamos o foco, as marcas de posição gravadas para as configurações de número f / tornam-se inválidas. Na ampliação 1 (unidade), o erro é 2 f / stops. Isso é um problema, porque tendemos a subexpor quando fechamos o foco.

Esse erro de número f é chamado de "fator de fole". Se a câmera ler a exposição medindo através da lente, o fator de fole não será um problema. Se a exposição for determinada por um medidor de luz externo, é um grande problema. Como regra geral, a maioria dos fabricantes de câmeras (fabricantes de lentes) interrompe o avanço da lente quando o erro do fator de fole se aproxima de 1/3 de uma f / stop. O design da lente macro é inteligente, pois a parte do conjunto de lentes à frente do diafragma da íris é um grande ampliador. À medida que focamos em close, a ampliação faz com que o diâmetro da abertura pareça maior. Essa ampliação da abertura permite que mais luz atravesse a lente. É assim que o design da macro anula o erro do fator de fole.

Naturalmente, custa mais para incorporar esse design; tantos fabricantes de lentes interrompem o movimento para a frente quando o fator de fole se aproxima de 1/3 f / stop.

Descobri que para lentes de câmera de lente intercambiáveis ​​(pelo menos para a Olympus micro para lentes de terços), a distância mínima de foco nas especificações é medida a partir do sensor, enquanto para câmeras compactas elas geralmente dão distância da extremidade frontal da lente. Isso explica a maior parte da diferença.

Uma consideração adicional é que a maioria dos trabalhos macro é (parcialmente) iluminada. Isso fica mais difícil de se aproximar do elemento frontal. Até as luzes de anel têm uma distância útil mínima imposta pela geometria. Portanto, um foco tocando a frente da caixa raramente é útil. Embora seja difícil incorporar uma lente com foco infinito, é fácil ativar com foles ou tubos de extensão para as ocasiões em que é necessário.

Mesmo os microscópios usados ​​no modo de transmissão têm alguma distância de trabalho (geralmente inferior a 1 mm e ignorando os objetivos de imersão).