Знание о фокусировке камеры — Русские Блоги
Статья из:https://www.zhihu.com/question/21427158
Авторские права принадлежат первоначальному автору!
Позвольте мне поговорить о заключении: фокусировка черезИзмените расстояние между объективом и поверхностью изображенияСделать предметЧеткое отображение。
Что такое «четкое отображение», строгое понимание таково: что-то испускается из объектаЛучи света сходятся в одной и той же точке на фотопленке после прохождения через объективВ то время изображение было четким. Как показано на рисунке 1:
Рисунок 1 Фокус камеры
(Пожалуйста, игнорируйте значение символов, таких как F1, F1 ’, f1’ и т. Д., Что будет объяснено позже)
Можно видеть, что свет в трех направлениях, излучаемый точкой A на левой стороне фигуры на рисунке, после прохождения через объектив камеры сходится в точке A ‘на поверхности формирования изображения. Вы можете спросить, как насчет света из точки А в других направлениях? А как насчет света от других точек на злодея?
Свет из точки А в других направлениях также сходится в точке А ‘.
Свет, излучаемый другими точками злодея, будет сходиться в других точках на поверхности изображения.
означает:
1. Свет, излучаемый из одной и той же точки во всех направлениях, должен проходить в одной и той же точке после прохождения объектива.
2. Лучи света, излучаемые из разных точек на одной плоскости, сходятся в разных точках на одной и той же соответствующей плоскости.
Таким образом, предположим, что мы стреляем в злодея, который может четко отображать изображение на поверхности изображения. В это время мы обычно говорим «сосредоточиться на злодее» или «злодей в фокусе». Вполне возможно, что все объекты на одной плоскости с злодеем также должны быть в фокусе. Другими словами,Фокус на плоской поверхностиНевозможно, чтобы объект A был чистым, а объект B размытым на плоскости глубины.
Однако, если это происходит на рисунке 2, точка A ‘не находится на плоскости изображения. Нам нужно отрегулировать расстояние между поверхностью изображения и объективом камеры, чтобы она вернулась в состояние, показанное на рисунке 1.
Это результат рисунка 3.
Рисунок 2 Не в фокусе
Рисунок 3 Фокусирующая ситуация
Изменения на рисунках 2–3 показывают, что плоскость визуализации сместилась, но в большинстве камерПоверхность изображения фиксируется в определенном положении камеры, фокусировка достигается путем перемещения объектива назад и вперед, Это движение в основном составляет от нескольких миллиметров до десятков миллиметров, что намного меньше расстояния между объектом и объективом, поэтому расстояние между злодеем и объективом на двух снимках выглядит одинаковым.
Глубина резкости
Итак, на картинке выше плоскости, отличные от плоскости b, «размыты»? Принимая точку c в качестве примера, на плоскости формирования изображения нет строгой сходимости, но образуется небольшая область. Человеческий глаз имеет ограниченную разрешающую способность, пока область достаточно мала, она все еще «чиста» для человеческого глаза. следовательно,Конечное изображение сцены на определенном расстоянии (глубине) до и после фокальной плоскости является «чистым».
Этот диапазон глубины называется глубиной резкости.
Размытую область, образованную на поверхности изображения светом, излучаемым точкой на объекте, называют путаницей, Причина круглая, потому что апертура круглая. Если мы изменим форму апертуры, форма «путаницы» изменится соответственно.
круговая апертура
Апертура в форме сердца
В дополнение к влиянию на количество поступающего света, размер апертуры также влияет на глубину резкости.На следующем рисунке интуитивно показано: чем больше апертура, тем меньше глубина резкости.
Принципиальная схема апертуры, влияющей на глубину резкости
Давайте поговорим о значении других символов на рисунке, которые также являются основными элементами принципа формирования изображения с камеры.
Выпуклая линза
Во-первых, мы знаем, что в объективе камеры используется выпуклый объектив. Что такое выпуклая линза? Два значения, «выпуклый» и «вогнутый», противоположны, что означает, что центр линзы толще, чем край (выпуклый наружу), такая линза имеет эффект сходимости на свете, в противном случае она имеет расходящийся эффект; Это означает, что большая часть света может проходить через линзу, а отраженный свет очень мал и его можно игнорировать.
2. Фокус
Для выпуклых линз фокус определяется как:Луч света, параллельный оптической оси, сходится в точке после прохождения через объективЭта точка называется фокусом. Или весь свет, излучаемый из точки на оптической оси, проходит через линзу и становится группой света, параллельной оптической оси. Эта точка называется фокусной точкой.
Рисунок 4 Фокус
Точка F на рисунке выше — это фокус. Для приведенного выше определения мы можем понять его следующим образом: если свет попадает в выпуклую линзу слева направо, он сходится в этой точке справа, чтобы быть фокусной точкой, в соответствии с принципом обратимой световой траектории, если лучи света начинаются с этой точки, введите выпуклую линзу справа налево. Когда он становится набором параллельного света слева, эта точка также называется фокусной точкой. Конечно, фокус не только для концепции выпуклых линз: для выпуклых зеркал, вогнутых зеркал и вогнутых линз определение фокуса немного изменится, поэтому я не буду вдаваться в подробности.
3. Фокальная плоскость
Определение фокальной плоскости:Плоскость, которая проходит через фокус и перпендикулярна оптической оси, Исходя из оптических характеристик объектива, в любой точке фокальной плоскости свет, излучаемый во всех направлениях, станет набором параллельного света после прохождения через объектив. Когда эта точка находится на оптической оси (то есть фокусе), параллельный свет после пропускания параллелен 。 。 На оптической оси.
Рисунок 5 Фокальная плоскость
4. Главная точка, главная плоскость
Внимательные читатели обнаружат, что на рисунке 5 есть две фокусные точки и две фокусные плоскости, и они кажутся симметричными относительно линзы. На самом деле, рисунок 5 упрощает выпуклую линзу до толщины и идеально симметричноМодель с тонкими линзамиТеперь давайте изучим, возможно ли такое упрощение. Сначала посмотрите на рисунок 6:
Рисунок 6 Основная точка стороны объекта и основная поверхность стороны объекта
Посередине находится выпуклая линза, и свет передается дважды через воздушную линзу и воздушную линзу (сплошная линия на рисунке).
На самом деле, когда мы изучаем закон формирования изображения, нам нет дела до света внутри объектива. Когда падающий свет используется в качестве линии расширения, а проходящий свет проходит в противоположном направлении (пунктирная линия на рисунке), они пересекаются в одной точке: свет в одном направлении соответствует точке, а точки, соответствующие каждому световому лучу, находятся в одной плоскости. главная плоскость). Таким образом, мы можем приравнять действительный путь света к пути света, указанному пунктирной линией, то есть свет пропускается только на основной поверхности. Пересечение главной поверхности и оптической оси называется главной точкой. Традиционно мы рисуем объект с левой стороны фигуры, поэтому вышеупомянутое является главной точкой стороны объекта / главной точкой стороны объекта. Соответствует главной поверхности стороны изображения / главной точке стороны изображения, как показано на рисунке 7 ниже:
Рисунок 7 Основная точка на стороне изображения и главная поверхность на стороне изображения
5.
Передняя / задняя фокусировка Передняя / задняя фокусная плоскость
Подобно главной точке / главной плоскости, фокальная точка / фокальная плоскость на одной стороне объекта называется фокальной точкой объекта / фокальной плоскостью объекта, также известной как передняя фокальная точка / передняя фокальная плоскость (передняя фокальная точка / передняя фокальная плоскость). Одна сторона называется фокусной точкой изображения / фокусной плоскостью изображения, также известной как задняя фокусная точка / задняя фокусная плоскость.
Рисунок 8 Фокус спереди и сзади, фокальная плоскость
6. Фокусное расстояние
Многие документы определяют фокусное расстояние таким образом: расстояние от фокусной точки до центра объектива. Представлено ф. Он характеризует способность линзы сходиться (или расходиться) от света. Чем меньше фокусное расстояние, тем сильнее способность линзы сходиться (или расходиться) к свету. 1 / f можно определить как оптическую силу.
Значение фокусного расстояния легко понять, но давайте рассмотрим, есть ли проблема с приведенным выше определением: что означает «центр линзы»? Оптический центр? Геометрический центр? Фактически, вышеприведенное определение основано на вышеупомянутой модели тонкой линзы. Считается, что передача происходит только в плоскости без толщины. Центр этой плоскости, естественно, является и геометрическим центром, и оптическим центром. Однако фокусное расстояние камеры составляет от десятков до сотен миллиметров. Для точных расчетов нельзя игнорировать расстояние между двумя основными поверхностями. Поэтому приведенные выше определения и определения, такие как «фокусное расстояние — это расстояние от фокусной точки до оптического центра», Не строгое.
Определение в Википедии следующее:
Если вы считаете, что в этой части слишком много существительных, и вам не интересно детализировать определение, просто запомните:Оптический центр, который мы часто говорим, относится к главной точке много раз, а фокусное расстояние, которое мы часто говорим, относится к эффективному фокусному расстоянию (сторона изображения), то есть расстояние от фокусной точки (сторона изображения) до соответствующей основной поверхности。
7.
Увеличить
Zoom = изменить фокусное расстояние.
Принцип достигается путем изменения взаимного расположения разных линз в группе линз. (Я не знаю точный процесс.)
Обратите внимание на разницу с фокусировкой, фокусировка — это абсолютное движение всей группы объективов. Рисунки с 1 по 2 на самом деле процесс масштабирования.
8. Напоминание об ошибке
Наиболее распространенная ошибка — думать, что положение датчика изображения камеры (плоскость формирования изображения) = квадратная фокальная плоскость изображения.
И, плоскость целевого объекта съемки = фокальная плоскость объекта.
(Конечно, многие наброски, которые делают такую ошибку, даже не различают объект и изображение.)
Смотрите другой вопрос:Находится ли камера в плоскости изображения или в фокальной плоскости? Является ли пленка эквивалентом плоскости изображения или фокальной плоскости?
Некоторые данные относятся к плоскости, в которой целевой объект находится как «мировая фокальная плоскость».
Это название имеет слово «право» на китайском языке и плоскость в фокальной плоскости и «мир» на английском языке, что сбивает с толку.
в заключении:
Фокусная плоскость ≠ (сторона объекта) фокальная плоскость
Плоскость формирования изображения не должна находиться в фокальной плоскости (на стороне изображения)
Наконец, картина, суммирующая все пункты знания, представлена:
Прицельная сетка в первой или второй фокальной плоскости
Прицельная сетка в первой или второй фокальной плоскости
Чтобы подобрать правильную оптику для своего оружия, надо ответить на множество вопросов. Один из первых вопросов, которые стрелок задает себе: «Сетка в первой или второй фокальной плоскости?» Ответ зависит от того, как вы собираетесь применять свое оружие. Не дайте виртуальным снайперам запудрить себе мозги – ни одна фокальная плоскость не является однозначно лучше другой. Каждая хороша для определенных задач. Просто надо не промахнуться с выбором.
Что значит «фокальная плоскость прицела»?
Прежде, чем выбирать, важно понять, о чем идет речь. Итак, коротко о фокальных плоскостях. В любом телескопическом прицеле прицельную сетку можно разместить в одном из двух мест, а именно в фокальных плоскостях. Фокальная плоскость, расположенная ближе к объективу, называется первой или передней. Фокальная плоскость ближе к окуляру называется второй или задней.
Внутри оборачивающей системы (это трубка внутри корпуса прицела, которая определяет увеличение изображения) находятся две линзы, называемые оборачивающими элементами. Когда вы поворачиваете кольцо регулировки кратности приближения, эти линзы перемещаются назад или вперед, в результате чего картинка, которую вы видите в окуляре, увеличивается или уменьшается. Оборачивающие линзы увеличивают или уменьшают изображение всего, что находится перед ними. Это основной принцип работы телескопического прицела.
Естественно, вид прицельной сетки в первой фокальной плоскости будет отличаться от того, как выглядит сетка во второй плоскости.
Расположенная в передней фокальной плоскости сетка находится перед оборачивающей системой и увеличивается или уменьшается вместе с увеличением или уменьшением изображения. Если прицельная сетка находится во второй (задней) фокальной плоскости, она оказывается позади оборачивающей системы, поэтому ее размер остается постоянным, при этом изображение может становиться больше или меньше в зависимости от изменения кратности увеличения. В этом заключается основное отличие двух схем расположения сетки. Но что это означает на практике и как влияет на стрельбу?
Передняя фокальная плоскость
Так как в этом случае сетка изменяется вместе с изображением, вся баллистическая разметка в миллирадианах (милах) или угловых минутах (Mil/MOA) будет точной во всем диапазоне увеличения прицела с переменной кратностью. Если ваша сетка градуирована в милах, то расстояние в милах между метками будет одно и то же при любом увеличении, что при 5х, что при 25х.
Это позволяет вам при любом изменении брать точное упреждение по одной и той же риске на сетке.
Задняя фокальная плоскость
Поскольку сетка во второй фокальной плоскости не меняет свой размер, ее разметка будет точной лишь при одном определенном увеличении – обычно на максимальном, но не обязательно (внимательно читаем инструкцию к прицелу). Итак, если вы хотите использовать прицельную сетку для стрельбы выносом, то придется либо установить вполне определенную кратность прицела, либо заняться математическими расчетами. При кратности в 2 раза меньше указанной в инструкции вынос по сетке будет в 2 раза больше.
Какую фокальную плоскость выбрать зависит полностью от того, как вы планируете использовать прицел. Сетка в первой фокальной плоскости идеально годится для стрельбы выносом точки прицеливания и популярна среди любителей стрельбы на большие дистанции. Принцип простой: вы целитесь выше далеко расположенной мишени, чтобы компенсировать падение пули на этой дистанции, либо целитесь левее или правее, чтобы учесть воздействие ветра на пулю.
Если вы увеличиваете кратность приближения, чтобы лучше рассмотреть мишень, вынос делается по одним и тем же рискам прицельной сетки вне зависимости от кратности. Так что, если вы охотитесь на открытой равнинной местности или стреляете по далеко установленным гонгам, вам будет удобнее сетка в первой «фокалке». Однако, если вы захотите использовать такой прицел на минимальной кратности, например, 3х, то сетка, не говоря уж о ее разметке, будет с трудом различима.
Если вы охотитесь в лесах, или загонная охота – основное ваше увлечение, или вы занимаетесь практической стрельбой по мишеням на близком расстоянии, то всегда четко различимая сетка во второй фокальной плоскости с широким углом обзора – самый правильный выбор.
Какую сетку выбрать? – на этот вопрос нет однозначного ответа, как на вопросы «Какая винтовка лучше?» или «Каким патроном лучше стрелять?». Вы должны сами сделать свой выбор. Не торопитесь, подумайте, на каких дистанциях и в каких условиях будете использовать свое нарезное оружие, и вы не ошибетесь с выбором.
23 мая / 2020
Автор: Владимир Горланов
comments powered by HyperComments
Основные понятия, уравнения и методы современной оптической микроскопии
Чтобы в полной мере использовать возможности оптического микроскопа, необходимо глубокое понимание фундаментальных физических принципов, лежащих в основе его работы. Такие важные в микроскопии понятия, как разрешающая способность, числовая апертура, глубина поля, яркость изображения, рабочее расстояние объектива, сопряжённые плоскости и диапазон полезного увеличения, обсуждаются в статьях, ссылки на которые приведены ниже.
Сопряжённые плоскости в оптическом микроскопе. Анализ оптической системы правильно сфокусированного и отъюстированного оптического микроскопа выявляет наличие в ней двух наборов сопряжённых друг с другом фокальных плоскостей вдоль оптического пути микроскопа. Один набор состоит из четырёх полевых плоскостей и называется набором сопряжённых плоскостей изображения или сопряжённых полевых плоскостей, в то время как другой набор, называемый набором сопряжённых плоскостей освещения, состоит из апертурных плоскостей.
Все плоскости в каждом наборе сопряжены между собой, поскольку одновременно находятся в фокусе, и при наблюдении образцов в микроскоп накладываются друг на друга.
На рисунке 1 представлена схема современного микроскопа (Nikon Eclipse E600) в разрезе, на которой показано принципиальное расположение оптических компонентов, составляющих два набора сопряжённых плоскостей, находящихся в оптическом пути микроскопа, при наблюдении как в проходящем, так и падающем (отражённом или эпископическом) свете. Компоненты набора сопряжённых полевых плоскостей обозначены чёрным шрифтом, а плоскости апертурного набора (т.е. набора освещения) – красным шрифтом. Следует обратить внимание, что обозначенные сопряжённые плоскости относятся как к режиму непосредственно наблюдения, так и к режиму формирования изображения (микрофотографированию). В таблице 1 приведён список элементов, составляющих каждый набор сопряжённых плоскостей, в том числе их часто используемые альтернативные обозначения (заключённые в скобках), которые могут встретиться в литературе.
Существует небольшая разница в относительном положении полевой и конденсорной диафрагмы в зависимости от применяемого освещения (падающего или проходящего), что будет пояснено позже.
Сопряжённые фокальные плоскости
| Набор сопряженных апертурных плоскостей (или плоскостей освещения) | Набор сопряжённых полевых плоскостей (или плоскостей изображения) |
| Выходной зрачок микроскопа: Диафрагма радужной оболочки глаза, диск Рамсдена и вынос глаза | Сетчатка глаза, плоскость изображения камеры |
| Задняя фокальная плоскость объектива (задняя апертура объектива) | Плоскость промежуточного изображения (фиксированная диафрагма окуляра) |
| Апертурная диафрагма конденсора (передняя фокальная плоскость конденсора) | Плоскость образца (плоскость предметов) |
| Нить лампы накаливания | Полевая диафрагма (диафрагма Кёллера) |
Таблица 1
В режиме обычного наблюдения (с помощью окуляров) сопряжённый набор предметных или полевых плоскостей может наблюдаться одновременно, при условии, что образец находится в фокусе.
Этот режим наблюдения называется ортоскопическим, а получаемое при этом изображение – ортоскопическим изображением. Для наблюдения сопряжённого набора апертурных или дифракционных плоскостей требуется приведение задней апертуры объектива в фокус, для чего необходимо, чтобы микроскоп был оснащён телескопическим окулярным тубусом (вместо окуляра) или встроенной линзой Бертрана. Этот режим наблюдения называется коноскопическим, апертурным или дифракционным, а изображение, наблюдаемое в задней апертуре объектива, соответственно, – коноскопическим изображением. Хотя обозначения «ортоскопический» и «коноскопический» довольно часто встречаются в литературе, многие микроскописты предпочитают называть эти режимы нормальным и апертурным, соответственно, поскольку эта терминология ближе к работе микроскопа, как таковой. Плоскости, принадлежащие к разным сопряжённым наборам, чередуются между собой по ходу луча, начиная от нити источника света и заканчивая изображением, формируемым на сетчатке или плоскости изображения фотоприёмника.
Глубокое понимание соотношений между этими наборами сопряжённых плоскостей и их расположением в микроскопе существенно для правильного представления о формировании изображения и правильной настройки освещения. К тому же, расположение главных сопряжённых плоскостей часто является ключевым фактором при монтаже таких оптических компонентов, как фазовые пластины, призмы Волластона в методе дифференциального интерференционного контраста (ДИК), поляризаторов, модуляторов, фильтров и окулярных сеток.
На рисунке 2 представлен ход луча освещения и луча, формирующего изображение, в микроскопе, настроенном для освещения по Кёлеру. Плоскости каждого сопряжённого набора по ходу лучей снабжены стоящими посредине надписями. На рисунке отчётливо виден взаимно обратный характер двух этих наборов сопряжённых плоскостей микроскопа. Оптически, соотношение между сопряжёнными плоскостями этих наборов основывается на том факте, что сферический волновой фронт освещающего пучка (показан красным) сводится в фокус в апертурных плоскостях, а сферический волновой фронт пучка изображения (показан жёлтым) – в полевых плоскостях.
Световой пучок, сфокусированный в сопряжённых плоскостях одного набора, оказывается почти параллельным при прохождении через сопряжённые плоскости другого набора. Взаимно обратное соотношение между сопряжёнными плоскостями этих двух наборов определяет суть взаимодействия двух пучков на оптическом пути при формировании изображения в микроскопе, а также имеет практическое значение для работы микроскопа.
Освещение является, возможно, наиболее важным фактором, определяющим общую производительность оптического микроскопа. Заполнение освещением всей апертуры и поля измерительного прибора лучше всего достигается при настройке его осветительной системы в соответствии с принципами, впервые введёнными Августом Кёлером в конце девятнадцатого века. Именно в условиях освещения по Кёлеру удовлетворяются требования по расположению сопряжённых фокальных плоскостей двух разных наборов (полевых и апертурных плоскостей) в физически строго определённых в микроскопе местах. Настройка каждого отдельного микроскопа для освещения по Кёлеру в некоторой степени может зависеть от того, насколько требования для этого освещения учитывались при его производстве, но здесь эти подробности не обсуждаются.
Основные требования освещения по Кёлеру очень просты. Собирающая линза блока осветителя должна сводить лучи, испускаемые из разных точек нити накаливания лампы в переднюю апертуру конденсора, заполняя её при этом полностью. В то же время, конденсор должен быть сфокусирован таким образом, чтобы сопряжённые плоскости из двух наборов были выставлены в определенное положение по оптической оси микроскопа (при условии, что образец находится в фокусе). Выполнение этих условий обеспечивает яркое и ровное освещение плоскости образца даже такими, по своему существу, неоднородными источниками света, как галогенная лампа с вольфрамовой нитью (поскольку сама нить не фокусируется в плоскости образца). Нахождение образца и конденсора в фокусе обеспечивает правильное положение сопряжённых фокальных плоскостей; при этом разрешающая способность и контрастность доводятся регулировкой полевой диафрагмы и апертурной диафрагмы конденсора.
Расположение апертурных сопряжённых плоскостей
Понятие сопряжённости отдельных плоскостей на оптическом пути микроскопа означает их эквивалентность.
То есть, то, что появляется в фокусе одной из плоскостей сопряжённого набора, обязательно будет в фокусе и всех других плоскостей, принадлежащих этому же набору. С другой стороны, взаимно обратный характер двух наборов сопряжённых плоскостей микроскопа требует, чтобы объект, сфокусированный в одном наборе плоскостей, был вне фокуса в другом наборе. Существование двух взаимосвязанных оптических путей и двух наборов плоскостей характерно для освещения по Кёлеру и лежит в основе использования различных регулируемых апертурных диафрагм микроскопа для регулировки угла конуса света, размера светового пятна, яркости и равномерности освещения в поле зрения. Плоскости, принадлежащие к полевому набору, иногда называются плоскостями, ограничивающими поле, поскольку любая диафрагма, помещённая в одну из этих плоскостей, ограничивает диаметр изображения поля. Плоскости, софокусные и совмещённые с изображением образца, представлены на рисунке 3. Апертурные плоскости могут считаться ограничивающими апертуру, поскольку числовая апертура оптической системы может регулироваться установкой в одну из этих плоскостей постоянной или переменной (ирисовой) диафрагмы.
Взятые вне микроскопа компоненты оптической системы, представляющие набор апертурных плоскостей, т.е. не являющихся софокусными с образцом, показаны на рисунке 4.
Микроскопист может не знать, что в нормальном режиме наблюдения, изображение образца, в действительности, является комбинированной проекцией четырёх плоскостей сфокусированного изображения (включая плоскость самого образца), оптические характеристики которого определяются или модулируются другим набором четырёх (несущих расфокусированное изображение) апертурных плоскостей. Если микроскоп хорошо отъюстирован, об этом можно не задумываться. Однако когда необходимо исправить серьёзные дефекты изображения, механизм его формирования становится более понятным и приобретает непосредственный практический интерес. Понимание расположения и вклада в формирование изображения каждой из сопряжённых полевых и апертурных плоскостей является необходимым при устранении возникающих в процессе наблюдения проблем. Это также необходимо для правильной установки и использования фильтров, диафрагм, фазовых колец, ДИК призм и других оптических компонентов.
В конструкции современных микроскопов учитывается расположение сопряжённых плоскостей и необходимость их доступности для микроскописта.
оптика — Какая форма фокальной плоскости?
Спросил
Изменено 5 лет, 9 месяцев назад
Просмотрено 6k раз
Это то, на что я только что понял, что не совсем знаю ответ, поэтому я собираюсь задать его здесь, поскольку я думаю, что это интересно.
В большинстве ненаучных работ о глубине резкости диаграммы обычно изображают камеру и объекты идеально параллельными, т.е.
Однако является ли это более точным представлением фокальной плоскости?
Существуют ли способы оптического изменения формы фокальной плоскости?
Примечание. Очевидно, что эти диаграммы двумерные, но я предполагаю, что на второй диаграмме форма будет сферической с датчиком в центре.
- фокусное расстояние
- оптика
- глубина резкости
- кривизна поля
12
Эффект называется кривизной поля. Хорошая дискуссия исходит от Nikon. Это аберрация объектива, которая может снизить разрешение объектива в сочетании с плоской матрицей. В старые времена пленку можно было немного согнуть, чтобы попытаться следовать плоскости изображения и уменьшить эффект, но сегодня наши сенсоры жесткие. Его можно уменьшить за счет конструкции объектива.
8
Одинарная собирающая линза реальной толщины имеет криволинейное поле фокусировки. Большинство объективов, предлагаемых производителями, включают в себя корректирующие элементы, в той или иной степени сглаживающие поле фокусировки ближе к плоской фокальной плоскости. Есть некоторые хорошо известные и очень востребованные объективы, которые особенно хорошо сглаживают фокальную плоскость: например, серия Zeiss Planar.
Какова форма фокальной плоскости?
Одноэлементная линза с нормальными поверхностями, использующая математически простые оптические формулы, продемонстрирует кривизну поля. При проецировании на плоскую матрицу/пленку различные расстояния от центра объектива до середины по сравнению с углами матрицы приведут к потере резкости по краям и углам, если центр находится в фокусе. Если бы пленку или датчик можно было сконструировать так, чтобы все части были равноудалены от оптического центра объектива, все было бы в одинаковом фокусе. Такой датчик будет покрывать ту же часть (выраженную в угловых градусах) дуги сферы, что и часть дуги, покрываемой объективом в поле зрения камеры. Радиус кривизны будет зависеть от показателя преломления линзы.
В современной практике существует мало простых одноэлементных объективов, предлагаемых производителями и используемых для фотографии, как это определено в рамках photo.stackexchange.com. Форма фокальной плоскости, более правильно называемой полем фокусировки, полностью зависит от конструкции объектива. Сферическая аберрация/кривизна поля зрения может быть оставлена без исправления или может быть скорректирована в значительной степени в зависимости от решений, принятых разработчиками объектива, и эффективности их конструкции.
При обсуждении оптики по сторонам света следует иметь в виду, что линз нулевой толщины на самом деле не существует. Они теоретические. Из статьи в Википедии для Кардинальная точка (оптика) :
Единственной идеальной системой, которая была достигнута на практике, является самолет зеркало.
0
У оптически идеального объектива фокальная плоскость параллельна вашему сенсору и имеет с ним такую же форму, т.
е. фактически является плоскостью. Думаю, с реальным объективом можно немного исказить плоскость, но по сути она останется плоскостью. Это должно быть так для пейзажной фотографии, когда вы хотите, чтобы все изображение было одновременно сфокусировано на бесконечности, и это относится к любому приличному объективу.
Ваша первая диаграмма более правильная, чем вторая. На второй диаграмме вы пренебрегаете тем фактом, что углы сенсора находятся дальше от оптического центра объектива, чем центр сенсора.
Это следует учитывать при использовании обычной техники «сфокусировать, а затем перекомпоновать»: поворачивая камеру для перекомпоновки, вы перемещаете фокальную плоскость, не изменяя расстояние до объекта, и вы действительно можете вывести объект из фокуса. Особенно это касается широкоугольного объектива с широкой диафрагмой.
См. напр. Подробнее о том, как снимать движущийся объект на Panasonic FZ 70/72.
7
Форма фокальной плоскости зависит от оптической формулы.
В частности, Zeiss Planar был назван в честь его особенно плоской фокальной плоскости, что делало его пригодным для фотографирования книг, но в целом он больше похож на ваш второй рисунок.
1
Я думаю, что отсутствующий элемент в очевидно правильных ответах связан с неправильной интуицией в вопросе.
Интуиция в вопросе исходит (я полагаю) не из какого-то вопроса об аберрации объектива, а из-за неправильного ощущения, что фокальная плоскость зависит от расстояния до объектива.
Этот вопрос можно было бы перефразировать как
«вещи, находящиеся в резком фокусе, находятся в определенной расстояние от линзы — все ли они расположены на кривой с радиус фокусного расстояния?»
Ответ: «Нет, фокус работает иначе». Как заявил Мэтью Мой, фокальная плоскость идеального объектива параллельна сенсору.
3
Твой ответ
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
.
Определение глубины резкости в фотографии: основы
D epth поля (DOF) определяется как область в проецируемом изображении, впереди и позади фокальной плоскости, которая также кажется находящейся в фокусе на изображении. Когда вы пропускаете свет через линзу и фокусируете этот свет для формирования изображения на пленке, цифровом датчике, проекционном экране и т. д., область изображения, которая находится в истинном фокусе, становится очень тонкой — фокальная плоскость. Все остальное в какой-то степени не в фокусе. Однако из-за тонкости областей вне фокуса мы не замечаем мягкости изображения до тех пор, пока объекты не будут расположены дальше от этой плоскости фокуса, а размытие не достигнет определенного уровня; наши глаза и камеры видят область глубины изображения, где все кажется в фокусе.
Давайте установим наглядное пособие, которое поможет вам «увидеть» явление. Вместо того, чтобы визуализировать произвольные световые лучи, отражающиеся от объекта, для целей этой статьи мы можем представить, что делаем фотографии одной крошечной точки света.
Если эта светящаяся точка света находится в фокусе, она выглядит как единственная точка света, которой она является. Если он не в фокусе, он выглядит как более крупная и размытая точка света. Верно?
Камера и объектив. Линза фокусирует свет на плоскости изображения.
Если вы просмотрите мою статью о фокусировке, вы увидите упрощенные диаграммы, показывающие лучи света, отражающиеся от объекта, проходящие через линзу с подвижным фокусирующим элементом, а затем фокусирующиеся, в идеале, на матрицу/пленку или изображение. самолет. Лучи света, которые сходятся до или после этой плоскости изображения, когда фокусирующая линза перемещается к объекту или от него, расфокусируются на плоскости. Теперь представим себе фиксацию элемента фокусирующей линзы на постоянном расстоянии от объекта. Предполагая, что объект является трехмерным, только те световые лучи, которые находятся на расстоянии фокусировки, правильно сходятся в плоскости изображения.
Два нижних рисунка иллюстрируют, что происходит, когда свет, излучаемый позади или
перед фокальной плоскостью, пересекает плоскость изображения. Образуется размытое пятно. Если пересечение света близко к плоскости изображения 90 131, размытое пятно маленькое, и свет появляется в фокусе.
Теперь самое интересное: в фотографии есть физические переменные, которые позволяют нам регулировать глубину области того, что выглядит резким до и после плоскости фокусировки — ГРИП.
Глубина области глубины резкости описывается несколькими способами.
Глубина свободы, которая не охватывает большое расстояние, называется мелкой, малой, узкой или короткой. Глубина свободы, покрывающая большое расстояние, называется глубокой, большой, широкой или длинной. Эти термины являются синонимами и могут использоваться взаимозаменяемо. Ни один термин не является более правильным, чем другой, но я обнаружил, что для простоты описание DOF как «длинный» или «мелкий» работает лучше всего и помогает уменьшить недопонимание.
Существует четыре фактора, влияющих или контролирующих глубину резкости изображения:
- Круг нерезкости (COC)
- Диафрагма объектива
- Фокусное расстояние объектива
- Фокусное расстояние (расстояние между объективом и объектом)
ГРИП не зависит от конкретной камеры или объектива. Комбинация этих четырех вещей создает глубину резкости, которую мы наблюдаем в проецируемом изображении. Первый фактор несколько запутан и запутан. Последние три фактора легко контролируются фотографом.
Если вы чувствуете, как на вас накатывает волна замешательства, и вы не хотите обращаться к диаграммам, говорить о размытых точках или смотреть на формулы, вам подойдет следующее:
Если вы хотите сделать снимок с более мягкий сфокусированный фон, меньшая глубина резкости, вы можете использовать большую диафрагму, объектив с большим фокусным расстоянием или приблизиться к объекту с помощью данного объектива. Чтобы получить изображение, на котором фон кажется более сфокусированным, с более длинной глубиной резкости, вам следует сузить апертуру объектива, использовать объектив с более коротким фокусным расстоянием или отойти подальше от объекта.
Если ваше любопытство возросло и вы хотите узнать больше о том, как и почему это происходит, продолжайте читать! Затем, если вы хотите узнать математику, стоящую за этим, мы расскажем вам во второй части.
Круг нерезкости, упрощенный
Известный как диск нерезкости, кружок нерезкости, пятно нерезкости и круг нечеткости, круг нерезкости (COC) представляет собой наиболее сложную и трудную для понимания концепцию глубины резкости.
Вот иллюстрация того, как объекты на разных расстояниях, хотя и одинаковые по размеру,
будут создавать пятна разных размеров (и размытие) на плоскости изображения.
COC определяется как размер самого большого пятна размытия, которое все еще отображается как одна точка (в фокусе) на изображении. То, что COC привносит в уравнение DOF, является стандартным критерием резкости. Возможно, вы видели другие определения ГРИП, которые относятся к термину: «приемлемая резкость» или «приемлемая фокусировка». Сам по себе термин «приемлемый» является субъективным. То, что может быть приемлемо резким или сфокусированным для одного зрителя, может быть ужасно размытым для другого. Итак, для инженеров по оптике и камерам нам нужно сделать это окончательным измерением, а не субъективным. Термин «приемлемый» снова появится в этой статье, но знайте, что при расчете глубины резкости «приемлемый» — это математически определенная величина при обсуждении резкости или фокусировки.
COC является функцией:
- Расстояние просмотра
- Расширение
- Острота зрения
Расстояние просмотра : Размытое пятно выше выглядит как расплывчатое пятно, если смотреть с нормального расстояния с экрана
компьютера или планшета. Однако, если вы посмотрите на это же место через всю комнату, оно будет выглядеть как четкая, чистая, зеленая точка.
Расстояние просмотра : Вернемся к этой точке света на изображении. Если вы прильнете носом к экрану компьютера или к печатному изданию или плакату, эта точка света может выглядеть как расплывчатое пятно на очень близком расстоянии. Однако, если вы встанете через комнату и посмотрите на то же место, оно теперь будет выглядеть как одна точка.
Если ваш глаз находится ближе к воспроизводимому изображению, глубина резкости меньше. Точки света должны быть точками, чтобы не выглядеть размытыми. Если вы находитесь дальше от изображения, глубина резкости длиннее.
Размытые точки могут выглядеть не такими размытыми на расстоянии.
Эта анимация имитирует просмотр объекта на разных расстояниях.
Увеличение : Чем больше воспроизводится изображение, тем меньше глубина резкости. Чем меньше репродукция, тем длиннее ГРИП. Этот фактор аналогичен описанному выше расстоянию просмотра. Воспроизведите размытое пятно на гигантском рекламном щите на шоссе, и оно окажется огромным размытым пятном. Воспроизведите его на крошечном отпечатке размером с бумажник, и он может выглядеть как одна точка света.
Увеличение: одно и то же изображение воспроизводится в разных размерах.
Обратите внимание, как на меньшем изображении текстура мяча для гольфа более постоянна, тогда как на большом изображении
изображение показывает малую глубину резкости, на которой в фокусе находится только часть ямочек.
Острота зрения : Мы приносим свои извинения тем, у кого не идеальное зрение.
Если эта точка света кажется вам размытой, потому что ваши глаза неправильно фокусируются, ваша глубина резкости длиннее, чем у тех, кто может видеть точку света более четко. Чем лучше ваше зрение, тем меньше глубина резкости.
Теперь, когда мы убрали COC, обсуждение DOF становится намного проще для понимания в дальнейшем. Мы также собираемся обсудить элементы глубины резкости, которыми мы можем управлять напрямую с помощью нашей камеры и объектива.
Диафрагма
Диафрагма, относительный размер отверстия объектива, не только определяет количество света, попадающего в объектив, но и влияет на глубину резкости.
Сравнение глубины резкости с апертурой
Чем больше апертура, тем меньше глубина резкости. Чем меньше диафрагма, тем длиннее ГРИП.
Свет, попадающий в объектив с диафрагмой, открытой до максимального значения, должен преломляться сильнее, чтобы встретиться в одной точке с сенсором.
Многие световые лучи проходят через апертуру вдали от оптической оси линзы. Поскольку они больше изогнуты, они пересекают плоскость изображения под большим углом, чем свет, проходящий ближе к оптической оси. Когда световые лучи сходятся до или после плоскости изображения — не в фокусе — больший угол приводит к образованию большего размытого пятна в плоскости изображения и, следовательно, к меньшей глубине резкости.
Иллюстрация прохождения света через большую апертуру по сравнению с меньшей апертурой
Свет, проходящий через узкое отверстие в линзе с меньшей апертурой, проходит через линзу намного ближе к оптической оси и преломляется не так сильно, как свет, попадающий на крайние края линзы. Это уменьшение преломления означает, что расфокусированные световые лучи ближе друг к другу, когда они пересекаются до или после плоскости изображения, образуя меньшее размытое пятно в плоскости изображения. Несмотря на то, что лучи света пересекаются до или после плоскости изображения, меньший угол создает меньшее размытое пятно, и это дает вам большую глубину резкости.
Итак, чтобы увеличить глубину резкости на фотографиях, установите меньшую диафрагму (большее значение диафрагмы). Если вам нужна малая глубина резкости, откройте диафрагму (меньшее значение диафрагмы).
Фокусное расстояние
Фокусное расстояние объектива, расстояние от задней узловой точки объектива до плоскости изображения, когда объектив сфокусирован на бесконечность, влияет как на поле зрения, так и на глубину резкости.
Фокусное расстояние Сравнение глубины резкости
Чем короче фокусное расстояние объектива, тем длиннее ГРИП. Чем больше фокусное расстояние объектива, тем меньше глубина резкости.
Мы отметили, что с диафрагмой большее преломление световых лучей означает большее пятно размытия в плоскости изображения и, следовательно, меньшую глубину резкости. Здесь у нас большее преломление из-за фокусного расстояния, но, поскольку объектив имеет другой физический размер, мы также меняем расстояние, на котором эти точки воспроизводятся до и после фокальной плоскости.
Это изменение расстояния влияет на глубину резкости.
Почему? Объектив с более коротким фокусным расстоянием должен преломлять свет, попадающий в объектив, под более острым углом, чтобы он попадал в плоскость изображения, потому что объектив и плоскость изображения расположены ближе друг к другу. Из-за большего угла преломления пересечения вне фокуса происходят ближе к плоскости изображения. Это более короткое расстояние приводит к созданию меньшего пятна размытия, что приводит к увеличению глубины резкости.
Иллюстрация света от конечных объектов, проходящего через линзы с разным фокусным расстоянием, показывает относительное расстояние между точками изображения.
Чем дальше вы перемещаете объектив от плоскости изображения (чем больше фокусное расстояние), тем меньше нужно искривлять свет, чтобы пересечься в плоскости изображения. Это означает, что пересечения не в фокусе будут происходить на большем расстоянии от плоскости изображения, что означает большее пятно размытия, что приведет к малой глубине резкости.
Если вам нужна сравнительно меньшая глубина резкости, используйте объектив с большим фокусным расстоянием. Широкоугольный объектив даст вам большую глубину резкости.
Фокусное расстояние или расстояние от объекта до объектива
Истинная переменная для уравнений DOF: фокусное расстояние, при условии, что вы сфокусировались на конечном объекте. Это расстояние от линзы, на котором существует фокальная плоскость. У старых объективов была маркировка на оправе, которая точно указывала, насколько далеко сфокусирован объектив, но многие современные объективы убрали эту маркировку.
Фокальная плоскость или объект — по — расстояние до камеры Сравнение глубины резкости
Если фокальная плоскость находится на небольшом расстоянии от плоскости изображения, визуализируется малая глубина резкости. И наоборот, чем дальше плоскость изображения от фокальной плоскости, тем длиннее глубина резкости.
Это легче всего визуализировать, когда вы думаете о некоторых фотографиях, которые вы, вероятно, видели. На портрете крупным планом фон не в фокусе, в то время как на пейзажной фотографии, снятой с обширного обзора, в фокусе будут река и деревья на переднем плане, а также горы в десятках миль за ними.
На большем расстоянии от объекта световые лучи проходят через линзу по суженному пути, а когда лучи, находящиеся не в фокусе, пересекаются до или после плоскости изображения, они создают меньшее размытое пятно и увеличивают глубину резкости.
Иллюстрация света от конечных объектов на разных расстояниях, проходящего через линзы, показывает относительное расстояние точек изображения и разницу в размерах бесконечных пятен размытия.
И наоборот, поместите камеру близко к объекту, и лучи света должны быть больше изогнуты, чтобы пересекаться в плоскости изображения или рядом с ней. Опять же, как и в случае с фокусным расстоянием, изменение расстояния приводит к увеличению размытого круга и, следовательно, уменьшению глубины резкости.
Если вы хотите, чтобы на изображении был неглубокий эффект глубины резкости, подойдите ближе к объекту. И наоборот, отойдите дальше от объекта, если вам нужна более глубокая глубина резкости, при которой в фокусе окажется больше фона.
Видение глубины резкости во время фотографирования
Давайте закончим: Как я «вижу» глубину резкости?
Давным-давно, когда вы подключали объектив к камере, изображение, которое вы видели на матовом стекле или в видоискателе, показывало вам свет, который пробивался через камеру через любое отверстие диафрагмы, которое вы набрали, или при котором линза была зафиксирована. Автоматическая диафрагма изменила это на зеркальных и других типах камер. Автоматическая диафрагма означает, что при прикреплении объектива камера автоматически открывает диафрагму объектива до максимального значения. Почему мы хотим этого? Если диафрагма объектива открыта полностью, вы получите максимально яркое изображение в видоискателе, из которого можно скомпоновать свое изображение.
Без автоматической диафрагмы то, что вы видели на матовом стекле или через видоискатель, показывало вашу глубину резкости (а иногда и очень темное изображение). Изобретение кнопки «предварительный просмотр глубины резкости» позволило фотографам с зеркальными камерами нажать кнопку и закрыть диафрагму до любого выбранного значения диафрагмы. Изображение станет темнее (если вы выберете диафрагму меньше максимальной), и тогда вы сможете предварительно визуализировать глубину резкости для этой сцены. Отпустите кнопку, и функция автоматической диафрагмы снова откроет объектив до максимальной диафрагмы.
Сегодня, с беззеркальными камерами со сменными объективами и цифровыми камерами типа «наведи и снимай», а также цифровыми зеркальными камерами с просмотром в реальном времени, изображение, которое вы видите на своем ЖК-мониторе или в электронном видоискателе, покажет вам глубину резкости в реальном времени без необходимости нажмите специальную кнопку предварительного просмотра глубины резкости.
Часть I Заключение
Суть в том, что если вы знаете, что можете изменить глубину резкости, изменив диафрагму, изменив расстояние до объекта (или расстояние фокусировки) или изменив фокусное расстояние объектива, и вы знаете, как эти три вещи влияют на вашу глубину резкости, тогда все готово, и вы можете выйти и начать манипулировать глубиной резкости во время фотосъемки!
Настройка глубины резкости меняет внешний вид изображения. Неглубокая глубина резкости иногда используется для эстетического улучшения портретов или макроизображений крупным планом. Пейзажные фотографы часто используют длинную глубину резкости, чтобы убедиться, что и передний план, и задний план находятся в фокусе.
Один из самых частых вопросов, которые задают на фотостойке в B&H: «Как мне снимать портреты с размытым фоном?» Использование ваших знаний о глубине резкости для открытия диафрагмы и сокращения расстояния между вами и вашим объектом поможет вам достичь этого.
Возможности творческой глубины резкости безграничны, и все зависит от того, как вы хотите, чтобы ваше изображение выглядело, и какую глубину резкости ваш объектив способен создать на вашей камере.
Если вы хотите погрузиться в пресловутые сорняки DOF, нажмите на часть II, чтобы увидеть, как математика лежит в основе способа расчета DOF. Если вас не волнует математика и вы больше интересуетесь мифологией, переходите сразу к части III.
В Интернете есть множество статей о DOF. Иногда я нахожу ошибки в статьях или противоречивую информацию. То, что вы прочитали выше, было тщательно изучено и является лучшей информацией, которую я могу предоставить. Однако, если у вас есть вопрос, комментарий или вы видите что-то, что, по вашему мнению, является неточным, доведите это до моего сведения в разделе «Комментарии» ниже. Спасибо за чтение!
Тьери Лего — Как отрегулировать фокусное расстояние?
Тьери Лего — Как отрегулировать фокусное расстояние?КАК ОТРЕГУЛИРОВАТЬ ФОКУСНОЕ РАССТОЯНИЕ?
Для достижения больших фокусных расстояний, необходимых для получения изображений с высоким разрешением, используются расширители фокусного расстояния: линзы Барлоу и окуляры.
Линзы и окуляры Барлоу не являются конкурентами, они дополняют друг друга: первые используются для умеренных коэффициентов усиления (обычно от 2x до 4x), вторые — для больших коэффициентов усиления (6x и более). С другой стороны, при съемке глубокого космоса редукторы фокуса полезны для уменьшения времени экспозиции и увеличения поля зрения.
Вычисления результирующего фокусного расстояния просты, для них нужен только калькулятор с четырьмя операциями и градуированная линейка.
Проекция линзы Барлоу
Линза Барлоу — это группа линз с отрицательной оптической силой, которая увеличивает основное фокусное расстояние телескопа. Его коэффициент усиления обычно написан на трубке: 1,8х, 2х, 2,5х, 3х и т. д. Важным моментом является то, что этот коэффициент верен только для определенного расстояния между объективом и фокальной плоскостью (пленка или ПЗС-детектор). Если это расстояние изменяется, коэффициент усиления изменяется.
Соотношение между коэффициентом усиления A, фокусным расстоянием F B линзы Барлоу и расстоянием D между линзой и фокальной плоскостью составляет:
А = Д/Ф В + 1 |
(на самом деле фокусное расстояние рассеивающей линзы имеет отрицательное значение, но здесь мы рассматриваем его абсолютное значение).
Пример: линза Барлоу с фокусным расстоянием 100 мм установлена на расстоянии 150 мм от ПЗС-детектора (или пленки). Его коэффициент усиления A = 150/100 + 1 = 2,5x. На 200-мм телескопе F/D 10 конечное фокусное расстояние составляет 2000*2,5 = 5000 мм, а конечное фокусное расстояние 10*2,5 = 25,9.0005
Формула показывает, что с увеличением расстояния увеличивается коэффициент усиления, и что линза Барлоу с двукратным увеличением дает истинный коэффициент усиления, равный 2, только если ее расстояние от фокальной плоскости равно ее фокусному расстоянию (100 мм в предыдущем случае).
пример). Если это расстояние удвоить, коэффициент усиления становится 3-кратным.
После выбора результирующего фокусного расстояния телескопа необходимо отрегулировать коэффициент усиления для достижения этого значения путем изменения расстояния между линзой Барлоу и фокальной плоскостью. Формулу можно обратить, чтобы получить D из A и F Б : D = F B (А — 1)
В предыдущем примере, если требуемое фокусное расстояние телескопа составляет 6200 мм, коэффициент усиления должен быть 6200/2200 = 2,8x. Расстояние между ПЗС-детектором (или пленкой) и объективом с фокусным расстоянием 76 мм должно быть D = 76*(2,8 — 1) = 137 мм.
Лучший способ использования линзы Барлоу — отвинтить часть линзы от части, в которую крепится окуляр, и вставить ее в адаптер для фотографического окуляра 42 мм. Хотя этот метод позволяет немного перемещать объектив внутри адаптера, могут потребоваться кольца разной длины для достижения желаемого расстояния между объективом и фокальной плоскостью.
Калибровка линзы Барлоу
К сожалению, фокусное расстояние линзы Барлоу обычно неизвестно априори . Поэтому его необходимо определять по изображениям известного объекта, например, планеты или пары звезд. Метод:
1. сделать снимок планеты, угловой диаметр которой P (в угловых секундах) известен из эфемерид
2. измерить размер его изображения S (в микронах) на детекторе или пленке
3. Рассчитайте результирующее фокусное расстояние F (в миллиметрах) по формуле «выборки»: Ф = 206 С/П
4. сделать еще одно изображение того же объекта, но уже без линзы Барлоу: та же формула дает основное фокусное расстояние F P телескопа
5. рассчитать коэффициент усиления линзы Барлоу: А = В/В Р
6. Измерьте расстояние D (в миллиметрах) между объективом и фокальной плоскостью
7.
рассчитать фокусное расстояние F B линзы Барлоу по формуле: F B = Д / (А — 1)
Пример: изображение Юпитера размером 46″, получено ПЗС-детектором КАФ-0400 (пиксели 9 мкм) за линзой Барлоу. Размер планеты 170 пикселей, что соответствует 170*9 = 1530 мкм.Результирующее фокусное расстояние телескопа F=206*1530/46=6850 мм.Без линзы Барлоу размер изображения 55 пикселей (495 мкм), что соответствует основному фокусному расстоянию телескопа F P = 206*495/46 = 2200 мм. Коэффициент усиления A = 6850/2200 = 3,11x. Расстояние между линзой Барлоу и ПЗС-детектором равно 160 мм, тогда фокусное расстояние линзы F B = 130/(3,11 — 1) = 76 мм.
Измерение реального главного фокусного расстояния телескопа, особенно при использовании SCT, является хорошей мерой предосторожности, поскольку это фокусное расстояние изменяется в зависимости от положения главного зеркала (вторичного зеркала, роль которого заключается в увеличении фокусного расстояния главного зеркала, ведет себя как линза Барлоу).
Комбинация линз Барлоу
Из-за проблем с коррекцией аберраций линза Барлоу не работает в хороших условиях при любом коэффициенте усиления. Например, 2-кратная линза Барлоу корректно работает между 2-кратным и 3-кратным увеличением, но не при 5-кратном или 6-кратном увеличении. Эти большие коэффициенты усиления могут быть получены с помощью серии из двух линз Барлоу, коэффициенты усиления которых будут умножаться.
Вычисления:
1. с учетом фокусного расстояния F B2 линзы Барлоу 2 (ближайшей к фокальной плоскости) и ее расстояние D от фокальной плоскости, рассчитайте ее коэффициент усиления A 2
2. Расстояние между линзой 2 и фокальной плоскостью относительно линзы 1 равно T = Д/А 2
3. Учитывая расстояние B между двумя линзами, расстояние между линзой 1 и ее фокальной плоскостью равно Т+В
4.
рассчитать коэффициент усиления A 1 объектива 1 с его фокусным расстоянием F B1 и расстояние T+B
5. результирующий коэффициент усиления равен А = А 1 * А 2
Пример: две одинаковые линзы Барлоу с фокусным расстоянием 76 мм находятся на расстоянии 50 мм друг от друга. Расстояние между объективом 2 и ПЗС-детектором составляет 100 мм. Его коэффициент усиления A 2 = 100/76 + 1 = 2,3x. Расстояние между линзой 2 и фокальной плоскостью относительно линзы 1 составляет 100/2,3 = 43 мм. Расстояние между линзой 1 и ее фокальной плоскостью равно 43 + 50 = 93 мм. Коэффициент усиления объектива 1 равен А 1 = 93/76 + 1 = 2,2х. Конечный коэффициент усиления A комбинации линз составляет A = 2,3 * 2,2 = 5,1x.
Выступ окуляра
Стандартный оптический окуляр предназначен для получения параллельных лучей.
Но когда он используется в фотографической или ПЗС-проекции, он дает сходящийся луч. Поэтому из-за проблем с исправлением аберраций (особенно кривизны поля) он корректно работает только при больших коэффициентах усиления, обычно 6х и более.
Соотношение между фокусным расстоянием F E окуляра, коэффициентом усиления A и расстоянием D между окуляром и фокальной плоскостью составляет:
A = D/F E — 1 |
Пример: окуляр 20 мм, установленный на расстоянии 180 мм от фокальной плоскости, дает коэффициент усиления A = 180/20 — 1 = 8x.
фокальный редуктор
Фокусный редуктор — это группа линз с положительной оптической силой, которая уменьшает основное фокусное расстояние зрительной трубы.
Как и в случае с линзой Барлоу, ее коэффициент уменьшения зависит от фокусного расстояния и расстояния от фокальной плоскости. Когда это расстояние увеличивается, уменьшение становится более выраженным. Из-за проблем с исправлением аберраций рекомендуется использовать редуктор фокусного расстояния с коэффициентом уменьшения, очень близким к его номинальному коэффициенту.
Соотношение между коэффициентом уменьшения R и фокусным расстоянием F R редуктора и расстояние D между объективом и фокальной плоскостью составляет:
Р = 1 — Д/Ф Р |
Определить фокусное расстояние редуктора очень просто: наведите на Солнце (или Луну) только с помощью редуктора и измерьте расстояние между линзой и изображением Солнца (или Луны).
Редуктор Meade/Celestron F/6.