จุดอ้างอิงใดที่คำนวณความยาวโฟกัสของเลนส์ได้

ฉันเข้าใจถึงความยาวโฟกัสของเลนส์เดี่ยวเช่นระยะทางจากเลนส์ถึงจุดที่แสงรวมกันเป็นคู่ขนานกัน อย่างไรก็ตามในกรณีของเลนส์ถ่ายภาพที่มีองค์ประกอบหลายเลนส์ความยาวโฟกัสของเลนส์โดยรวมวัดจากที่ไหน?

เริ่มจากกรณีง่าย ๆ องค์ประกอบเดียว:

จากด้านบน: เลนส์บวก / นูน, เลนส์ลบ / เลนส์เว้า, กระจกเว้า, กระจกนูน

รังสีแบบขนานที่เข้ามาในเลนส์จะโฟกัสในบางจุด (F) และความยาวโฟกัส (f) จะถูกกำหนดโดยระยะห่างระหว่างกึ่งกลางของเลนส์ ( ศูนย์กลางออปติคัล ) และจุดโฟกัส

ดังนั้นจุดอ้างอิงคือศูนย์กลางออปติคัลขององค์ประกอบเดียว

ตกลง แต่สิ่งที่เกี่ยวกับเลนส์หลายองค์ประกอบ?

สำหรับเลนส์หลายองค์ประกอบที่ไม่มีจุดอ้างอิงคุณสามารถหาได้อย่างง่ายดาย อย่างที่เดวิดพูดจุดอ้างอิงคือศูนย์กลางขององค์ประกอบเดี่ยวที่มีความยาวโฟกัสเท่ากัน

จุดอ้างอิงนี้สามารถอยู่ได้ทุกที่ - ด้านหน้าขององค์ประกอบแรกภายในเลนส์หรือหลังองค์ประกอบสุดท้าย

ศูนย์กลางแสงสามารถเลื่อนไปด้านนอกเลนส์ได้อย่างไร?

กลุ่ม Telephoto:ส่วนใหญ่โดยใช้สิ่งที่เรียกว่ากลุ่ม Telephoto:

ในแผนภาพนี้มีกลุ่มองค์ประกอบสองกลุ่ม กลุ่มแรก (ทางซ้าย) ทำหน้าที่เหมือนเลนส์ "ปกติ" (นูนหรือบวก) ทำให้เกิดการรวมกันของรังสี (เส้นสีน้ำเงิน) กลุ่มที่สอง (ทางขวา) คือกลุ่มเทเลโฟโต้ทำหน้าที่เป็นเลนส์ลบที่แผ่รังสีออกมา

ผลสุทธิคือจุดโฟกัสจะ "มองเห็น" องค์ประกอบเชิงบวกเดียวที่อยู่ไกลออกไปมาก (ระบุด้วยเส้นประสีแดง) มันเป็นศูนย์กลางทางแสงของ "องค์ประกอบเดียวที่เทียบเท่า" สมมุตินี้ (H ') ซึ่งเป็นจุดอ้างอิงสำหรับการวัดความยาวโฟกัส (f')

Inverted Telephoto:คุณสามารถสลับกลุ่มเพื่อวางกลุ่ม Telephoto ไว้ข้างหน้า จากนั้นคุณจะได้รับเลนส์ (มุมกว้าง) ซึ่งระยะห่างระหว่างองค์ประกอบสุดท้ายและจุดโฟกัสอาจมากกว่าความยาวโฟกัส โครงสร้างนี้เรียกว่าเลนส์ปรับโฟกัสอัตโนมัติ

กระจก:คุณยังสามารถใช้กระจกได้ เลนส์กระจก "นำกลับมาใช้ใหม่" ความยาวทางกายภาพของพวกมันโดยการสะท้อนรังสีกลับไปกลับมา อีกครั้งที่จุดโฟกัสจะ "เห็น" การเทียบเท่าขององค์ประกอบเดียวไกลออกไปมาก

เลนส์กระจกที่นี่รวมกับกลุ่มโฟโต้

ทำไมคุณต้องการทำเช่นนั้น?

สำหรับเลนส์Tele ที่ยาวเป็นเพราะการออกแบบมาตรฐานจะให้เลนส์ที่มีความยาวเกินกว่าที่จะสะดวกในการใช้งาน:

เทเลโฟโต้ 500 มม. ไม่มีกลุ่มโฟโต้ 500 มม. จะต้องมีความยาวอย่างน้อย 50 ซม. (20 ")

สำหรับเลนส์มุมกว้างมันจะให้พื้นที่มากขึ้นระหว่างเลนส์และเซ็นเซอร์ภาพ ตัวอย่างเช่นมีเลนส์ 10mm สำหรับ DSLR แต่ 10 มม. ระหว่างเซ็นเซอร์และเลนส์จะไม่ทำให้มีที่ว่างเพียงพอสำหรับกระจก ดังนั้นเลนส์ ultrawide จึงถูกออกแบบมาเป็นเลนส์ retrofocus

ฟิชอาย 7.5 มม. โดยไม่มีการปรับโฟกัสใหม่ สังเกตว่าท่อยื่นออกมาจากเมาท์เลนส์เพื่อให้องค์ประกอบเข้าใกล้ฟิล์ม การติดตั้งเลนส์จำเป็นต้องล็อคกระจกและคุณไม่สามารถใช้ช่องมองภาพหรือการวัดแสงในตัวในขณะที่ติดตั้งเลนส์ (ภาพจากB&H )

จากนั้นฉันจะตรวจสอบความยาวโฟกัสของเลนส์ได้อย่างไร

ดูการวัดความยาวโฟกัส

ในระยะสั้น:

• ถ่ายภาพสองจุดที่ห่างไกล
• วัดมุมระหว่างจุด
• วัดระยะห่างระหว่างจุดบนเซ็นเซอร์ภาพ (นับจำนวนพิกเซลระหว่างจุดในภาพถ่ายและได้รับระยะทางจากเซ็นเซอร์จากความละเอียดและขนาดเซ็นเซอร์)
• ความยาวโฟกัส = ระยะทางจากเซ็นเซอร์ในหน่วยมิลลิเมตร / มุมเป็นองศา * (180 / pi)

แหล่งที่มา:

• http://en.wikipedia.org/wiki/Telephoto_lens
• http://en.wikipedia.org/wiki/Optical_centre
• http://en.wikipedia.org/wiki/Focal_length
• http://en.wikipedia.org/wiki/Ang%C3%A9nieux_retrofocus
• http://www.bobatkins.com/photography/technical/measuring_focal_length.html

รูปภาพ: เลนส์ Fisheye จาก B&H ภาพอื่น ๆ มารยาท Wikipedia

Wikipedia ให้คำตอบ ...

"เมื่อตั้งค่าเลนส์ถ่ายภาพเป็น" อินฟินิตี้ "จุดที่ด้านหลังจะแยกออกจากเซ็นเซอร์หรือฟิล์มที่ระนาบโฟกัสโดยความยาวโฟกัสของเลนส์"

สิ่งใดนำไปสู่คำถาม ... จุดสำคัญคืออะไร ตอบโดยWikipediaเป็น:

“ จุดที่ด้านหน้าและด้านหลังมีคุณสมบัติที่รังสีที่พุ่งเข้าหาหนึ่งในนั้นจะถูกหักเหโดยเลนส์ซึ่งดูเหมือนว่าจะมาจากที่อื่นและด้วยมุมเดียวกันกับแกนแสง”

ด้วยโครงสร้างที่ซับซ้อนซึ่งเป็นเลนส์กล้องที่ทันสมัยจุดที่ด้านหลังจะไม่อยู่ในที่เดียวกันเสมอไปดังนั้นคำถามเกี่ยวกับความถูกต้องจะขึ้นอยู่กับเลนส์

หากต้องการขยายจุดสำคัญ:

คำจำกัดความง่าย ๆ : มันคือจุดศูนย์กลางของเลนส์ Meniscus องค์ประกอบเดียวที่เทียบเท่าซึ่งมีความยาวโฟกัสและรูรับแสงเท่ากับเลนส์ผสมที่อยู่ระหว่างการทดสอบ

สิ่งที่ใช้งานได้จริงที่สุดของ Nodal Point ของเลนส์คือมันเป็นจุดที่เลนส์สามารถหมุนได้โดยไม่ทำให้เกิดการเคลื่อนไหวใด ๆ ในภาพ สำหรับเลนส์แบบชิ้นเดียวที่เรียบง่ายโหนดจะอยู่กึ่งกลางเลนส์ สำหรับระบบออพติกแบบพับเช่นกล้อง Schmidt-Cassegrain กล้องมองเห็นโหนดนั้นจะออกทางด้านหน้าของเลนส์

มันค่อนข้างยุ่งยากในการตั้งค่าการทดสอบทางกายภาพเพื่อหาจุดสำคัญของเลนส์ ฉันจะพยายามอธิบายโดยไม่ต้องใช้สื่อช่วยมองเห็น:

พิจารณาตัวยึดขาตั้งกล้อง แกนแนวตั้งของการหมุนของหัวขาตั้งกล้องจะเป็นสถานที่ที่เราจะใส่โหนดของเลนส์ ในการทำเช่นนี้จะต้องติดตั้งเลนส์บนจานที่อนุญาตให้ระยะห่างจากแกนขาตั้งเปลี่ยนแปลงได้ นอกจากนี้ภาพจะต้องฉายลงบนหน้าจอที่ไม่ได้ติดอยู่กับเลนส์ (ดังนั้นจึงไม่สามารถใช้ตัวกล้องได้!) เรามองหาการรวมกันของตำแหน่งหน้าจอและการตั้งค่าตัวเลื่อนที่สามารถหมุนหัวขาตั้งกล้องได้และเอฟเฟกต์เดียวกับภาพก็คือขอบมืดในขณะที่แกนออปติคัลของเลนส์เคลื่อนที่เข้า / ออกจากแนวหน้าจอ

ความหมายเชิงปฏิบัติที่แท้จริงเกิดขึ้นเมื่อคุณถ่ายภาพพาโนรามา เพื่อให้มีการบิดเบือนน้อยที่สุดระหว่างภาพ - และด้วยเหตุนี้การเย็บหรือติดตามที่ดีกว่า - กล้องจะต้องหันไปรอบ ๆ จุดที่เป็นปม ดังนั้นการวางกล้องในกระเป๋าของคุณหรือแม้แต่กล้อง DSLR ระดับมืออาชีพสุดแฟนซีของคุณ - บนขาตั้งกล้องโดยตรงโดยใช้จุดเมานท์ของร่างกายนั่นหมายความว่าคุณหมุนรอบ ๆ ระหว่างจุดที่เป็นปมและระนาบภาพยกเว้นอาจเป็นเลนส์มุมกว้าง

โดยทั่วไปแล้วสำหรับเลนส์ fov 1: 1 (50 มม. บนอิมเมจขนาดเต็มหรือบนตัวฟิล์ม 35 มม.) โหนดจะอยู่ใกล้กับกึ่งกลางของเลนส์ สำหรับเลนส์ซูมที่ซูมเต็มอาจเป็นไปได้ที่ด้านหน้าและสำหรับมุมกว้างมันจะอยู่ด้านหลังศูนย์เลนส์ ไม่ว่าคุณจะใช้อะไรก็ตามโหนดจะอยู่ที่ความยาวโฟกัสที่ระบุไว้ด้านหน้าของอิมเมจของกล้อง

(นี่เป็นเรื่องของหนึ่งในห้องแล็บวิชาฟิสิกส์ที่เข้มข้นขึ้นของฉันในสมัยนั้นดังนั้นแม้ฉันจะได้รับ A เพราะมันมีช่องว่างหน่วยความจำ 45 ปีสองเท่าแล้วตอนนี้ แต่ฉันคิดว่าฉันยังมีรายละเอียดทั่วไปอยู่) .