Un objectif simple (comme l'objectif dans une paire de lunettes) forme une image à une distance de f derrière l'objectif pour un objet à l'infini (où f est la distance focale). Le même objectif formera une image à 2f derrière l'objectif pour un objet 2f devant l'objectif. Cela permettra d'atteindre un grossissement de 1: 1, c'est-à-dire la définition de la macro. Ainsi, tout objectif à élément unique est un objectif macro lorsqu'il est monté dans un tube 2f à partir du capteur.
Dans un objectif à éléments multiples (c'est-à-dire un objectif d'appareil photo), l'objectif forme une macro image 2f derrière le plan principal arrière pour un objet 2f devant le plan principal avant . La distance minimale de mise au point d'un objectif "ordinaire" peut être augmentée en l'éloignant du capteur, à l'aide de tubes d'extension. Il est donc tentant de dire que n'importe quel objectif est un objectif macro lorsqu'il est monté à la bonne distance du capteur (et qu'il n'y a donc pas de différence entre un objectif macro et un objectif "ordinaire", autre que la longueur du tube le reliant à l'appareil photo).
Cependant, le plan principal avant peut être à l'intérieur de l'objectif, donc pour certains objectifs, la distance requise de 2f par rapport au plan principal avant peut finir par être un point à l' intérieur de l'objectif - ce qui est un problème! Ainsi, un objectif macro est juste un objectif ordinaire avec le plan principal avant à moins de 2f de l'avant de l'objectif et le plan principal arrière 2f - ffd de l'arrière de l'objectif (où ffd est la distance focale de la bride ).
La position des plans principaux dans une lentille à éléments multiples est fortement influencée par la distribution des éléments positifs et négatifs dans la lentille. Un design rétro-focus, couramment utilisé par les objectifs grand angle, pousse les plans principaux vers l'arrière, tandis qu'un design téléobjectif les pousse vers l'avant. C'est la raison pour laquelle vous avez tendance à voir beaucoup plus de téléobjectifs macro que de macros grand angle.
En plus de la position des plans principaux, les macro-objectifs sont généralement optimisés pour avoir un champ plat, c'est-à-dire que l'image focalisée est plane par opposition à légèrement incurvée. Ce n'est pas une exigence pour qu'un objectif soit une macro, mais une caractéristique utile des objectifs utilisés pour photographier des objets plats à des distances rapprochées, par exemple pour copier des documents.