W idealnym układzie optycznym powiększenie powinno pozostać stałe w parach koniugowanych płaszczyzn obiektów. Jednak w prawdziwych systemach optycznych właściwość jest obecna tylko wtedy, gdy pole widzenia jest niewielkie. Gdy pole widzenia jest duże lub nawet bardzo duże, powiększenie obrazu zmieni się wraz ze zmianą w polu widzenia, zjawisko to doprowadzi do obrazu obiektu względem utraty pierwotnego podobieństwa, co spowoduje Obraz deformacji, znany jako aberracja.
W fotografii architektonicznej, jeśli do sfotografowania budynku o szerokim kątowym obiektywie jest używane z szerokim polem widoku soczewki szerokokątnej, łatwo jest wyprodukować zniekształcenie w kształcie beczki, co powoduje, że krawędzie budynku budynku Wygląda na zakrzywione na zewnątrz. Aby uzyskać bardziej realistyczny i dokładny wizerunek wyglądu budynku, fotograf może użyć specjalistycznego oprogramowania do przetwarzania obrazu, aby skorygować zniekształcenie, lub spróbować wybrać odpowiedni kąt i odległość strzelania zniekształcenie.
Aberracja jest definiowana matematycznie jako różnica między faktyczną wysokością obrazu y 'a idealną wysokością obrazu y0' (y ' - y0'), a w praktyce jest częściej wyrażana jako procent stosunku tego do idealnej wysokości obrazu. y0 ', tj. Aberracja względna:
Gdy system optyczny z aberracjami wyobraża sobie koncentryczną powierzchnię obiektu o równym odstępie, obraz nie będzie już koncentrycznym okrągiem o równym odstępie. Jeśli system ma dodatnią aberrację, faktyczna wysokość obrazu y „wzrośnie wraz ze wzrostem pola widzenia i szybciej niż idealna wysokość obrazu Y0”, co oznacza, że powiększenie wzrasta wraz ze wzrostem pola widzenia, a następnie Odstępy koncentrycznych kół będzie stopniowo zwiększane od wewnątrz na zewnątrz; Przeciwnie, jeśli system ma negatywną aberrację, odstępy kół będą stopniowo zmniejszane od wewnątrz na zewnątrz. Weźmy kwadratową powierzchnię obiektu siatki jako przykład, jeśli jest obrazowany przez układ optyczny z dodatnimi aberracjami, powstały obraz będzie wyglądał na poduszkę; Jeśli jest obrazowany przez układ optyczny z ujemnymi aberracjami, powstały obraz będzie wyglądał w kształcie lufy, linia kropkowana na rysunku pokazuje kształt idealnego obrazu.
Warto zauważyć, że aberracje powodują jedynie zniekształcenie obrazu i nie wpływają na ostrość obrazu. Zatem w przypadku ogólnych układów optycznych wada obrazowania aberracji nie utrudnia znacząco stosowania, dopóki zniekształcenie obrazu mieści się w dopuszczalnych granicach. Jednak w niektórych scenariuszach aplikacji, w których obraz należy wykorzystać do dokładnego określenia wielkości obiektu, efekt aberracji jest krytyczny, ponieważ wpływa on bezpośrednio na dokładność pomiaru, więc w tych przypadkach aberracje muszą być ściśle poprawione.
Głębokość pola: Rozdzielczość głębokości dla wyraźnego zakresu obrazów
Gdy obiektyw obiektywu koncentruje się na określonym obiekcie fotograficznym, istnieje pewien zakres przed i za obiektem, w którym obiekt jest w stanie przedstawić wyraźny obraz na płaszczyźnie obrazu, zakres ten jest zdefiniowany jako głębokość pola ( Δ1 + δ2).
W strukturze obrazowania optycznego płaszczyzna obrazu A „jest płaszczyzną, na której znajduje się powierzchnia docelowa czujnika, a jego płaszczyzną A koniugatową A jest płaszczyzną wyrównania. Najdalsza płaszczyzna, która może tworzyć wyraźny obraz na celu, tj. Płaszczyzna, w której znajduje się punkt obiektu B1, nazywa się Farscape; Najbliższa płaszczyzna, która może utworzyć wyraźny obraz na celu, tj. Płaszczyzna, w której znajduje się punkt obiektu B2, nazywa się bliskim polem. Punkt obiektowy B1, B2 obrazowano przed celem po projekcji do powierzchni docelowej, aby utworzyć rozproszone plamę, gdy rozproszone plamki jest małe do pewnego stopnia, można go uznać za przedstawione na obrazie powierzchni IS jasny obraz.
Wzór obliczania głębokości pola jest:
Gdzie δ1 i δ2 reprezentują głębokość pola i głębokości pola odpowiednio, p, p1 i p2 reprezentują odległość od płaszczyzny ogniskowej, płaszczyzną pola dalekiego i płaszczyzny pola bliskiego do obiektywu obiektywnego, f 'jest ogniskowa obiektywu obiektywnego, F to liczba otworów obiektywu obiektywnego, a δ to średnica okręgu dyspersyjnego, który może być dozwolony na płaszczyźnie obrazu, a minimalna wartość to zwykle rozmiar obrazu obrazu element w przypadku czujników CCD lub CMOS.
Wynika z tego, że głębokość pola jest ściśle związana z ogniskową obiektywem obiektywnego, wielkości otworu i odległością fotograficzną. W szczególności im mniejsza otwór (im większa liczba F) lub im większa odległość strzelania, tym większa głębokość pola, a ogólnie głębokość pola jest większa w polu dalekim niż na polu bliskim. Soczewki o krótszych ogniskach mają większą głębokość pola podczas strzelania z tą samą wartością przysłony; I odwrotnie, soczewki o dłuższych ogniskach mają stosunkowo mniejszą głębokość pola.
Odległość robocza: kluczowe odniesienie do wymiarów przestrzennych systemu
W procesie wyboru soczewki, aby dokładnie określić przestrzenne wymiary układu optycznego, często konieczne jest zrozumienie soczewki w pracy odległości obiektu, odległości obrazu, a także odległości między dwiema głównymi powierzchniami obiektyw i inne ważne parametry. Jednak ponieważ odległość obiektu i odległość obrazu są w stosunku do położenia głównej powierzchni układu optycznego soczewki, a główna powierzchnia soczewki jest trudna do bezpośredniego określenia w praktyce, co prowadzi do odległości obiektu, odległości obrazu i innych Parametry są również trudne do zmierzenia również bezpośrednio.
Na przykład w zastosowaniu obiektywu obiektywnego mikroskopu odległość pracy jest kluczowym parametrem. Podczas obserwacji skrawków komórek w mikroskopie biologicznym konieczne jest wybranie celu o odpowiedniej odległości roboczej w oparciu o grubość próbki i powiększenie celu. Jeśli odległość robocza jest zbyt krótka, próbka może zostać uszkodzona podczas procesu ostrości; A jeśli odległość robocza jest zbyt długa, może nie być możliwe uzyskanie wystarczającego powiększenia i jasnych obrazów.
Producenci obiektywów wprowadzili parametr odległości roboczej, a jednocześnie zapewniają powiększenie obiektywu w tej odległości roboczej, jako wygodę dla użytkownika, aby łatwiej potwierdzić przestrzenne wymiary systemu.
Obecnie definicja odległości roboczej nie stanowi ujednoliconego standardu, istnieją głównie dwie różne definicje. Jedna definicja to odległość od podmiotu do negatywnej kamery; Druga definicja to odległość od podmiotu do przedniej powierzchni soczewki. W obecnym środowisku rynkowym większość producentów obiektywu aparatu zazwyczaj przyjmuje pierwszy sposób definicji. Dlatego przy braku specjalnych instrukcji odległość robocza podana w instrukcji zwykle odnosi się do odległości od podmiotu do negatywnego aparatu.
Poprzez dogłębne zrozumienie i opanowanie parametrów powyższego obiektywu optycznego, czy to w projekcie optycznym, fotografii i wideo, czy w dziedzinie kontroli przemysłowej itp. jak osiągnąć pożądany efekt obrazowania optycznego i promować ciągły rozwój i postęp powiązanych technologii.