الغوص في معلمات العدسة البصرية

في نظام بصري مثالي ، يجب أن يظل التكبير ثابتًا في زوج من طائرات الكائن المترافق. ومع ذلك ، في الأنظمة البصرية الحقيقية ، تكون هذه الخاصية موجودة فقط عندما يكون مجال الرؤية صغيرًا. عندما يكون مجال الرؤية كبيرًا أو حتى كبيرًا جدًا ، سيتغير تكبير الصورة مع التغيير في مجال الرؤية ، ستؤدي هذه الظاهرة إلى صورة الكائن بالنسبة إلى فقدان التشابه الأصلي ، مما يؤدي إلى صورة التشوه ، والتي تعرف باسم الانحراف.

في التصوير المعماري ، إذا تم استخدام عدسة واسعة الزاوية لتصوير مبنى شاهق ، نظرًا لمجال رؤية العدسة العريضة ، فمن السهل إنتاج تشويه على شكل برميل ، مما يجعل حواف المبنى يبدو أنه منحني إلى الخارج. من أجل الحصول على صورة أكثر واقعية ودقيقة لمظهر المبنى ، يجوز للمصور استخدام برنامج معالجة الصور المتخصصة لتصحيح التشويه ، أو محاولة اختيار زاوية التصوير اليمنى والمسافة عند التقليل من تأثير تشويه.

يتم تعريف الانحراف الرياضي على أنه الفرق بين ارتفاع الصورة الفعلي Y 'وارتفاع الصورة المثالي Y0' (y ' - y0') ، وفي الممارسة العملية يتم التعبير عنها بشكل أكثر شيوعًا كنسبة مئوية من نسبة هذا إلى ارتفاع الصورة المثالي y0 '، أي الانحراف النسبي:

عندما يصور نظام بصري مع انحرافات سطح كائن متحدة المركز مع تباعد متساوٍ ، لن تكون الصورة دائرة متحدة المركز بعد الآن مع تباعد متساوٍ. إذا كان للنظام انحراف إيجابي ، فإن ارتفاع الصورة الفعلي Y 'سيزداد مع زيادة مجال الرؤية وأسرع من ارتفاع الصورة المثالي Y0 ، مما يعني أن التكبير يزداد مع زيادة مجال الرؤية ، ثم سيتم زيادة تباعد الدوائر المركز تدريجياً من الداخل إلى الخارج ؛ على العكس من ذلك ، إذا كان للنظام انحراف سلبي ، فسيتم تقليل تباعد الدوائر تدريجياً من الداخل إلى الخارج. خذ سطح كائن الشبكة المربعة كمثال ، إذا تم تصويره بواسطة النظام البصري مع الانحرافات الإيجابية ، فستظهر الصورة الناتجة على شكل وسادة ؛ إذا تم تصويره بواسطة النظام البصري ذو الانحرافات السلبية ، فستظهر الصورة الناتجة على شكل برميل ، ويظهر الخط المنقط في الشكل شكل الصورة المثالية.

تجدر الإشارة إلى أن الانحرافات تسبب فقط تشويه الصورة ولا تؤثر على حدة الصورة. وبالتالي ، بالنسبة للأنظمة البصرية العامة ، فإن عيب التصوير في الانحراف لا يعيق الاستخدام بشكل كبير طالما أن تشويه الصورة ضمن حدود مقبولة. ومع ذلك ، في بعض سيناريوهات التطبيق حيث تحتاج الصورة إلى تحديد حجم كائن بدقة ، يكون تأثير الانحرافات أمرًا بالغ الأهمية لأنه يؤثر بشكل مباشر على دقة القياس ، لذلك في هذه الحالات ، يجب تصحيح الانحرافات بشكل صارم.

عمق المجال: دقة العمق لنطاق صور واضح

عندما تركز العدسة الموضوعية على كائن فوتوغرافي معين ، يوجد نطاق معين أمام الكائن وخلفه الكائن الذي يمكن للكائن فيه تقديم صورة واضحة على مستوى الصورة ، ويتم تعريف هذا النطاق على أنه عمق الحقل ( Δ1 + Δ2).

في بنية التصوير البصري ، فإن مستوى الصورة A 'هي المستوى الذي يوجد عليه السطح المستهدف للمستشعر ، ومستوىها المترافق A هي مستوى المحاذاة. تسمى الطائرة التي يمكن أن تشكل صورة واضحة على الهدف ، أي المستوى الذي توجد فيه نقطة الكائن B1 ، Farscape ؛ يُطلق على المجال القريب التي يمكن أن تشكل صورة واضحة على الهدف ، أي المستوى الذي توجد فيه نقطة الكائن B2 ، المجال القريب. تم تصوير نقطة الكائن B1 ، B2 أمام الهدف بعد الإسقاط إلى السطح المستهدف لتشكيل بقعة منتشرة ، عندما تكون البقعة المنتشرة صغيرة إلى حد ما ، يمكن اعتبارها في صورة السطح صورة واضحة.

الصيغة لحساب عمق الحقل هي:

حيث يمثل Δ1 و Δ2 عمق المجال وعمق المجال ، على التوالي ، تمثل P و P1 و P2 المسافة من مستوى التركيز ، وطائرة الحقل البعيد ومستوى الحقل القريب إلى العدسة الهدف ، F ' الطول البؤري للعدسة الموضوعية ، F هو عدد فتحات العدسة الموضوعية ، و Δ هو قطر دائرة التشتت التي يمكن السماح بها على مستوى الصورة ، والحد الأدنى من القيمة هي عادة حجم الصورة عنصر في حالة أجهزة استشعار CCD أو CMOS.

ويترتب على ذلك أن عمق المجال يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالطول البؤري للعدسة الموضوعية ، وحجم الفتحة ، والمسافة الفوتوغرافية. على وجه التحديد ، كلما كانت الفتحة الأصغر (أكبر عدد من الرقم F) ، أو أكبر مسافة إطلاق النار ، كلما زاد عمق المجال ، وبشكل عام ، يكون عمق الحقل أكبر في الحقل البعيد منه في الحقل القريب. العدسات ذات الأطوال البؤرية الأقصر لها عمق أكبر من الحقل عند إطلاق النار على نفس المسافة مع نفس قيمة الفتحة ؛ وعلى العكس ، فإن العدسات ذات الأطوال البؤرية الأطول لها عمق حقل أصغر نسبيًا.

مسافة العمل: إشارة رئيسية إلى الأبعاد المكانية للنظام

في عملية اختيار العدسة ، من أجل تحديد الأبعاد المكانية للنظام البصري بدقة ، من الضروري في كثير من الأحيان فهم العدسة في عمل مسافة الكائن ، ومسافة الصورة ، وكذلك المسافة بين السطحين الرئيسيين العدسة وغيرها من المعلمات الهامة. ومع ذلك ، نظرًا لأن مسافة الكائن ومسافة الصورة مرتبطة بموضع السطح الرئيسي للنظام البصري للعدسة ، ومن الصعب تحديد السطح الرئيسي للعدسة مباشرة في الممارسة العملية ، مما يؤدي إلى مسافة الكائن ومسافة الصورة وغيرها من الصعب أيضًا قياس المعلمات مباشرة.

على سبيل المثال ، في تطبيق العدسة الهدف من المجهر ، تكون مسافة العمل معلمة رئيسية. عند مراقبة أقسام الخلايا في المجهر البيولوجي ، من الضروري تحديد هدف مع مسافة عمل مناسبة بناءً على سمك العينة وتكبير الهدف. إذا كانت مسافة العمل قصيرة جدًا ، فقد تتلف العينة أثناء عملية التركيز ؛ وإذا كانت مسافة العمل طويلة جدًا ، فقد لا يكون من الممكن الحصول على تكبير وصور واضحة كافية.

قدمت الشركات المصنعة للعدسات معلمة مسافة العمل ، وفي الوقت نفسه يوفرون تكبير العدسة على مسافة العمل تلك ، كملاحة للمستخدم لتأكيد الأبعاد المكانية للنظام بسهولة أكبر.

في الوقت الحاضر ، لم يشكل تعريف مسافة العمل معيارًا موحدًا ، وهناك تعريفان مختلفان بشكل أساسي. تعريف واحد هو المسافة من الموضوع إلى الكاميرا السلبية ؛ التعريف الآخر هو المسافة من الموضوع إلى السطح الأمامي للعدسة. في بيئة السوق الحالية ، يعتمد معظم مصنعي عدسات الكاميرا عمومًا الطريقة الأولى للتعريف. لذلك ، في حالة عدم وجود تعليمات خاصة ، تشير مسافة العمل الواردة في الدليل عادة إلى المسافة من الموضوع إلى الكاميرا السلبية.

من خلال الفهم المتعمق وإتقان معلمات العدسة البصرية المذكورة أعلاه ، سواء في التصميم البصري والتصوير الفوتوغرافي والفيديو ، أو في مجال التفتيش الصناعي ، وما إلى ذلك ، يمكن اختيار العدسات البصرية واستخدامها بشكل أكثر دقة ، لذلك. بالنسبة لتحقيق تأثير التصوير البصري المطلوب ، وتعزيز التطوير المستمر والتقدم في التقنيات ذات الصلة.