Σε ένα ιδανικό οπτικό σύστημα, η μεγέθυνση πρέπει να παραμείνει σταθερή σε ένα ζευγάρι επίπεδα συζευγμένων αντικειμένων. Ωστόσο, σε πραγματικά οπτικά συστήματα, αυτή η ιδιότητα υπάρχει μόνο όταν το οπτικό πεδίο είναι μικρό. Όταν το οπτικό πεδίο είναι μεγάλο ή ακόμα και πολύ μεγάλο, η μεγέθυνση της εικόνας θα αλλάξει με την αλλαγή στο οπτικό πεδίο, αυτό το φαινόμενο θα οδηγήσει στην εικόνα του αντικειμένου σε σχέση με την απώλεια της αρχικής ομοιότητας, με αποτέλεσμα το Εικόνα της παραμόρφωσης, η οποία είναι γνωστή ως εκτροπή.
Στην αρχιτεκτονική φωτογραφία, εάν ένας φακός ευρείας γωνίας χρησιμοποιείται για τη φωτογράφηση ενός πολυώροφου κτιρίου, λόγω του μεγάλου οπτικού πεδίου του φακού ευρείας γωνίας, είναι εύκολο να παραχθεί παραμόρφωση σε σχήμα βαρελιού, κάνοντας τις άκρες του κτιρίου φαίνεται να είναι καμπύλη προς τα έξω. Προκειμένου να αποκτηθεί μια πιο ρεαλιστική και ακριβής εικόνα της εμφάνισης του κτιρίου, ο φωτογράφος μπορεί να χρησιμοποιήσει εξειδικευμένο λογισμικό επεξεργασίας εικόνων για να διορθώσει τη παραμόρφωση ή να προσπαθήσει να επιλέξει τη σωστή γωνία λήψης και απόσταση κατά τη λήψη της εικόνας για να ελαχιστοποιήσει την επίδραση του παραμόρφωση.
Η εκτροπή ορίζεται μαθηματικά ως η διαφορά μεταξύ του πραγματικού ύψους της εικόνας y 'και του ιδανικού ύψους της εικόνας y0 (y' - y0 ') και στην πράξη εκφράζεται συχνότερα ως ποσοστό της αναλογίας αυτού στο ιδανικό ύψος της εικόνας y0 ', δηλαδή, σχετική εκτροπή:
Όταν ένα οπτικό σύστημα με εκτροπές εικόνες μια ομόκεντρη επιφάνεια αντικειμένου με ίση απόσταση, η εικόνα δεν θα είναι πλέον ομόκεντρος κύκλος με ίση απόσταση. Εάν το σύστημα έχει μια θετική εκτροπή, το πραγματικό ύψος της εικόνας y θα αυξηθεί με την αύξηση του οπτικού πεδίου και ταχύτερα από το ιδανικό ύψος εικόνας y0, πράγμα που σημαίνει ότι η μεγέθυνση αυξάνεται με την αύξηση του οπτικού πεδίου, τότε Η απόσταση των ομόκεντρων κύκλων θα αυξηθεί σταδιακά από το εσωτερικό προς τα έξω. Αντίθετα, εάν το σύστημα έχει αρνητική εκτροπή, η απόσταση των κύκλων θα μειωθεί σταδιακά από το εσωτερικό προς τα έξω. Πάρτε την επιφάνεια του αντικειμένου του τετραγωνικού πλέγματος ως παράδειγμα, εάν απεικονιστεί από το οπτικό σύστημα με θετικές εκτροπές, η προκύπτουσα εικόνα θα εμφανιστεί σε σχήμα μαξιλαριού. Εάν απεικονιστεί από το οπτικό σύστημα με αρνητικές εκτροπές, η προκύπτουσα εικόνα θα εμφανιστεί σε σχήμα βαρελιού, η διακεκομμένη γραμμή στο σχήμα δείχνει το σχήμα της ιδανικής εικόνας.
Αξίζει να σημειωθεί ότι οι ανωμαλίες προκαλούν μόνο παραμόρφωση της εικόνας και δεν επηρεάζουν την ευκρίνεια της εικόνας. Έτσι, για τα γενικά οπτικά συστήματα, το ελάττωμα απεικόνισης της εκτροπής δεν εμποδίζει σημαντικά τη χρήση, εφόσον η παραμόρφωση της εικόνας είναι εντός αποδεκτών ορίων. Ωστόσο, σε ορισμένα σενάρια εφαρμογών όπου η εικόνα πρέπει να χρησιμοποιηθεί για να προσδιοριστεί με ακρίβεια το μέγεθος ενός αντικειμένου, η επίδραση των ανωμαλιών είναι κρίσιμη επειδή επηρεάζει άμεσα την ακρίβεια της μέτρησης, οπότε σε αυτές τις περιπτώσεις οι εκτροπές πρέπει να διορθωθούν αυστηρά.
Βάθος πεδίου: Ανάλυση βάθους για ένα εύρος σαφούς εικόνας
Όταν ο αντικειμενικός φακός επικεντρώνεται σε ένα συγκεκριμένο φωτογραφικό αντικείμενο, υπάρχει ένα ορισμένο εύρος μπροστά και πίσω από το αντικείμενο μέσα στο οποίο το αντικείμενο είναι σε θέση να παρουσιάσει μια σαφή εικόνα στο επίπεδο εικόνας, αυτό το εύρος ορίζεται ως το βάθος του πεδίου ( Δ1 + Δ2).
Στη δομή της οπτικής απεικόνισης, το επίπεδο εικόνας Α είναι το επίπεδο στο οποίο βρίσκεται η επιφάνεια στόχου του αισθητήρα και το συζευγμένο επίπεδο Α είναι το επίπεδο ευθυγράμμισης. Το πιο μακρινό επίπεδο που μπορεί να σχηματίσει μια σαφή εικόνα στο στόχο, δηλαδή το αεροπλάνο όπου βρίσκεται το σημείο Β1, ονομάζεται Farscape. Το πλησιέστερο επίπεδο που μπορεί να σχηματίσει μια σαφή εικόνα στο στόχο, δηλαδή το αεροπλάνο όπου βρίσκεται το σημείο αντικειμένου B2, ονομάζεται κοντά στο πεδίο. Το σημείο αντικειμένου B1, B2 απεικονίστηκε μπροστά από τον στόχο μετά την προβολή της επιφάνειας στόχου για να σχηματίσει ένα διάχυτο σημείο, όταν το διάχυτο σημείο είναι μικρό σε κάποιο βαθμό, μπορεί να θεωρηθεί ότι παρουσιάζεται στην εικόνα της επιφάνειας είναι μια καθαρή εικόνα.
Ο τύπος για τον υπολογισμό του βάθους πεδίου είναι:
Όπου τα Δ1 και Δ2 αντιπροσωπεύουν το βάθος του πεδίου και το βάθος του πεδίου, αντίστοιχα, τα p, p1 και p2 αντιπροσωπεύουν την απόσταση από το επίπεδο εστίασης, το επίπεδο του μακρινού πεδίου και το επίπεδο του πλησιέστερου πεδίου στον αντικειμενικό φακό, F 'είναι Το εστιακό μήκος του αντικειμενικού φακού, F είναι ο αριθμός των ανοίξεων του αντικειμενικού φακού και το δ είναι η διάμετρος του κύκλου διασποράς που μπορεί να επιτραπεί στο επίπεδο της εικόνας και η ελάχιστη τιμή του οποίου είναι συνήθως το μέγεθος της εικόνας Στοιχείο στην περίπτωση αισθητήρων CCD ή CMOS.
Επομένως, το βάθος του πεδίου συνδέεται στενά με το εστιακό μήκος του αντικειμενικού φακού, το μέγεθος του ανοίγματος και την απόσταση φωτογραφίας. Συγκεκριμένα, όσο μικρότερο είναι το διάφραγμα (τόσο μεγαλύτερο είναι ο αριθμός F), ή όσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση λήψης, τόσο μεγαλύτερο είναι το βάθος του πεδίου και γενικά το βάθος του πεδίου είναι μεγαλύτερο στο μακρινό πεδίο από ό, τι στο κοντινό πεδίο. Οι φακοί με βραχύτερα εστιακά μήκη έχουν μεγαλύτερο βάθος πεδίου κατά την λήψη στην ίδια απόσταση με την ίδια τιμή ανοίγματος. Αντίθετα, οι φακοί με μεγαλύτερα εστιακά μήκη έχουν σχετικά μικρότερο βάθος πεδίου.
Απόσταση εργασίας: Μια βασική αναφορά στις χωρικές διαστάσεις του συστήματος
Στη διαδικασία επιλογής του φακού, προκειμένου να προσδιοριστεί με ακρίβεια οι χωρικές διαστάσεις του οπτικού συστήματος, είναι συχνά απαραίτητο να κατανοήσουμε το φακό στο έργο της απόστασης αντικειμένων, στην απόσταση εικόνας, καθώς και στην απόσταση μεταξύ των δύο κύριων επιφανειών του φακός και άλλες σημαντικές παραμέτρους. Ωστόσο, καθώς η απόσταση αντικειμένων και η απόσταση εικόνας είναι σε σχέση με τη θέση της κύριας επιφάνειας του οπτικού συστήματος του φακού και η κύρια επιφάνεια του φακού είναι δύσκολο να προσδιοριστεί άμεσα στην πράξη, γεγονός που οδηγεί στην απόσταση αντικειμένων, την απόσταση εικόνας και άλλα Οι παράμετροι είναι επίσης δύσκολο να μετρηθούν άμεσα.
Για παράδειγμα, στην εφαρμογή του αντικειμενικού φακού μικροσκοπίου, η απόσταση εργασίας είναι μια βασική παράμετρος. Κατά την παρατήρηση των κυττάρων σε ένα βιολογικό μικροσκόπιο, είναι απαραίτητο να επιλέξετε έναν στόχο με την κατάλληλη απόσταση εργασίας με βάση το πάχος του δείγματος και τη μεγέθυνση του στόχου. Εάν η απόσταση εργασίας είναι πολύ μικρή, το δείγμα μπορεί να υποστεί βλάβη κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εστίασης. Και αν η απόσταση εργασίας είναι πολύ μεγάλη, μπορεί να μην είναι δυνατή η απόκτηση επαρκούς μεγέθυνσης και καθαρών εικόνων.
Οι κατασκευαστές φακών έχουν εισαγάγει την παράμετρο της απόστασης εργασίας και ταυτόχρονα παρέχουν τη μεγέθυνση του φακού σε αυτή την απόσταση εργασίας, ως ευκολία για τον χρήστη να επιβεβαιώσει τις χωρικές διαστάσεις του συστήματος πιο εύκολα.
Προς το παρόν, ο ορισμός της απόστασης εργασίας δεν έχει σχηματίσει ένα ενοποιημένο πρότυπο, υπάρχουν κυρίως δύο διαφορετικοί ορισμοί. Ένας ορισμός είναι η απόσταση από το θέμα στην αρνητική κάμερα. Ο άλλος ορισμός είναι η απόσταση από το θέμα στην μπροστινή επιφάνεια του φακού. Στο τρέχον περιβάλλον της αγοράς, οι περισσότεροι κατασκευαστές φακών κάμερας υιοθετούν γενικά τον πρώτο τρόπο ορισμού. Επομένως, ελλείψει ειδικών οδηγιών, η απόσταση εργασίας που δίνεται στο εγχειρίδιο συνήθως αναφέρεται στην απόσταση από το θέμα στην αρνητική κάμερα.
Μέσω μιας σε βάθος κατανόησης και κυριαρχίας των παραμέτρων του παραπάνω οπτικού φακού, είτε στον οπτικό σχεδιασμό, τη φωτογραφία και το βίντεο, είτε στον τομέα της βιομηχανικής επιθεώρησης κ.λπ., είναι σε θέση να επιλέξουν με ακρίβεια και να χρησιμοποιούν οπτικούς φακούς για να επιτευχθεί το επιθυμητό αποτέλεσμα οπτικής απεικόνισης και να προωθήσει τη συνεχή ανάπτυξη και την πρόοδο των σχετικών τεχνολογιών.