Я делаю снимки источника света в научной лаборатории и думал, что хорошо разбираюсь во всех этих вещах, но теперь я сомневаюсь в себе после некоторых результатов. Самое важное для меня — получить максимальную интенсивность света от моего датчика камеры от моего источника.
Как мы все знаем, доступный свет падает как 1/r^2 от источника. Таким образом, нахождение ближе в принципе дает вам больше шансов получить больше света.
Однако разные линзы имеют разные способности собирать свет в зависимости от размера их апертуры (которая сообщается как значение f-stop).
Итак, типичный вопрос для нас таков: если у нас есть данный источник света, который мы формируем, и у нас есть два разных объектива с двумя разными фокусными расстояниями, но ОДИНАКОВОЙ минимальной диафрагмой (например, 1,4), какой из них соберет больше легкий? Предположим, мы отрегулировали расстояние от источника так, чтобы каждый объектив отображал область одинакового размера.
Итак, возможно, у нас есть объектив 25 мм f1.4 и объектив 50 мм f1.4. Если они оба расположены так, чтобы отображать одну и ту же область (т. е. объектив 50 мм находится дальше от источника, чем объектив 25 мм), какой из них будет собирать больше света?
Давайте начнем с линз в одном и том же месте, а затем переместим более длинную линзу дальше, чтобы получить такое же поле зрения.
Линзы в том же месте
Объектив 50 мм f/1,4 имеет эффективную диафрагму, которая в два раза больше в диаметре и в четыре раза больше по площади, чем у объектива 25 мм f/1,4. Таким образом, 50-мм объектив будет собирать в четыре раза больше света (в четыре раза больше фотонов) от источника света, чем 25-мм (при условии, что все остальные аспекты установки идентичны, а источник света помещается в поле зрения обоих объективов). ).
Тем не менее, 50-мм объектив создаст изображение, которое в два раза больше по каждому измерению, чем 25-мм объектив. Это означает, что в 4 раза больше фотонов будет распределено по в 4 раза большей площади сенсора. В результате каждая линза будет записывать одинаковое количество фотонов на пиксель на сенсоре. Вот почему фотографы работают с числами f: фотографическая экспозиция заключается в поддержании количества импульсов на пиксель в разумном диапазоне (достаточно высоком для хорошего отношения сигнал/шум, но без превышения максимального значения, которое может записать пиксель).
Таким образом, в этой настройке вопрос «что собирает больше света» зависит от того, думаете ли вы о каждом пикселе или интегрируете подсчеты по всему изображению источника света.
Расстояние между линзами отрегулировано для получения одинакового увеличения
Теперь предположим, что мы отодвигаем линзу 50 мм в два раза дальше, так что изображение источника света имеет тот же размер, что и с линзой 25 мм.
По сравнению с предыдущей ситуацией, 50-миллиметровый объектив имеет потери 1/r^2, равные (1/2)^2 = 1/4, поэтому он собирает в 4 раза больше фотонов, чем раньше. Это означает, что он собирает то же количество фотонов, что и 25-мм объектив на половине расстояния. И поскольку мы изменили расстояние, чтобы размер изображения остался прежним, эти фотоны попадают в ту же область на датчике, что и 25-мм объектив на половине расстояния.
Таким образом, действительно, объектив 50 мм f/1,4 на вдвое большем расстоянии, чем объектив 25 мм f/1,4, собирает такое же количество фотонов и отображает их в той же области сенсора. Таким образом, как общее количество фотонов, так и количество фотонов на пиксель будут одинаковыми для двух установок.
Примечание. Существует множество факторов реального мира, которые могут немного исказить эту эквивалентность. Например, А. Дж. Хендерсон указывает, что рабочее число f будет разным для объектов, находящихся не на бесконечности, а настоящие объективы не обладают идеальным пропусканием .
Ваши объективы 25 мм f/1,4 и 50 мм f/1,4 будут собирать одинаковое количество света — одна из основных причин, по которой диафрагма является полезной концепцией, заключается в том, что она напрямую отражает способность к сбору света.
Эй Джей Хендерсон
Майкл С